Вступ
В кінці 50-их – на поч. 60-их років, коли з’явились потужні машини, виникла потреба сполучати їх з одним або багатьма терміналами для ефективного використання ресурсів таких машин. Така система телеопрацювання інформації мала структуру (рис. 1)
ЦП Термінал Термінал Термінал Термінал рис. 1 Канали зв’язку в такій системі були досить дорогими і використовувалися терміналами неефективно. Тому було розроблено спеціальні пристрої – мультиплексори (комутатори), які збирали трафік з розташованих поблизу терміналів для спрямування цього трафіка на ЦП. В такій системі з’явився так званий фронтальний процесор, який виконував функції організації зв’язку (рис. 2)
З розвитком технології ПК з’явилася необхідність об’єднувати їх у рамках більшої обчислювальної структури. Замість терміналів стали використовувати ПК. З’явилося поняття локальної обчислювальної мережі, тобто мережі, яка об’єднує ПК в рамках кімнати, поверху, будинку. Такі структури об’єднувалися в ще більші, які утворювали територіальні комп’ютерні мережі, а згодом – глобальні. Потім мережі набули такого вигляду (рис. 3)
Тепер комп’ютер включає в себе: ПК, термінали, зовнішні пристрої мережі та мережу зв’язку. Кожен вузол мережі – це спеціалізований комп’ютер для виконання комунікаційних функцій – маршрутизатор. Для передавання даних між вузлами використовують канали існуючої телефонної мережі. Замість терміналів тепер використовують ПК. І тепер ПК – це в більшій степені мережевий термінал, аніж комп’ютер для виконання якихось операцій.
Дослідження показали, що >80% інформації концентрується в локальній зоні: в межах відділу, організації і т.д., тому значного поширення і розвитку набули локальні мережі, які об’єднуються в територіальні і глобальні мережі.
Різновиди комп’ютерних мереж
З усіх засобів телеопрацювання інформації сьогодні можна виділити 2 типи мереж:
Локальні мережі (ЛМ) – LAN (Local Area Network);
Глобальні мережі (ГМ) – WAN (Wide Area Network).
Ці мережі суттєво відрізняються за технічними розв’язками.
LAN. Одна з визначних ознак ЛМ – це наявність високошвидкісного каналу передавання даних. Швидкість передавання даних в такому каналі на порядок вища, ніж швидкість периферійних пристроїв комп’ютера і наближається до швидкості передавання на внутрішній шині комп’ютера. На базі технології ЛМ є можливим створення єдиної цілісної інформаційної системи, в якій витрати часу на зв’язок суттєво не впливають на час виконання функцій. Така система називається розподіленою (РІС). Тут організовано паралельний порядок опрацювання інформації.
Виділяють 3 ступені використання РІС:
Розподіл ресурсів – задачі сумісно використовують ресурси системи (найпошир.).
Розподіл навантаження – задачі, які надходять в систему, передаються на вільні комп’ютери.
Розподіл опрацювання даних – маємо сукупність елементів опрацювання, пов’язаних логічно, з фізично децентралізованим керуванням ресурсами з метою сумісного виконання прикладних програм.
Можливості розподіленого навантаження та опрацювання даних реалізовано в мережевих ОС: Novell Netware, Unix, Windows NT.
В ЛМ найдорожчими є пристрої опрацювання інформації, а не пристрої комунікації.
Ефективність ЛМ можна підвищити за рахунок прикладної частини (апаратура + програма + обслуговуючий персонал).
WAN. ГМ – необмежені в просторі. Для передавання даних найчастіше використовують наявні телефонні канали з низькою швидкістю передавання даних (1÷3 кбіт/с) та з високим впливом завад. Все це не дозволяє використовувати такі мережі в реальному режимі часу.
Найдорожчим в ГМ є комунікаційне обладнання. Для його ефективного використання застосовують спеціальні процесори зв’язку.
Перспективою з точки зору зближення двох типів мереж є технологія ATM (Asynchronous Transfer Mode).
Крім ЛМ і ГМ виділяють регіональні мережі (MAN – Metropolitan Area Network) – мережі масштабу міста, району, області. В залежності від масштабів такої мережі в ній можуть використовуватись як технології ЛМ, так і ГМ.
В результаті розвитку мережевих технологій та об’єднання окремих ЛМ окремих фірм в одне ціле виникло поняття корпоративної мережі, що є об’єднанням деякої кількості локальних мереж за допомогою телефонних, супутникових та інших каналів у єдину мережу фірми.
ПК ПК ПК Термінал Термінал мережа зв’язку маршрутизатори рис. 3
Характеристики або ознаки класифікації комп’ютерних мереж
Географічна площа (локальні, регіональні, глобальні).
Сфера застосування (офісні, промислові, побутові).
Комплекс архітектурних розв’язків, що відбивається у фірмовій назві (Ethernet, Token Ring, Arc Net).
Топологія – спосіб об’єднання компонентів мережі (шинна, кільцева, зіркоподібна, деревоподібна, повнозв’язна ...).
Фізичне середовище передавання (коаксіальний, волоконно-оптичний кабель, скручена пара, інфрачервоні, мікрохвильові канали ...).
Метод доступу до фізичного середовища (мережі з опитуванням, мережі з маркерним доступом, мережі з суперництвом, мережі з встановленням регістрів ...).
Набір протоколів – протокольний стек (TCP/IP, SPX/IPX).
Стандартизація в комп’ютерних мережах
Оскільки існує велика різноманітність мережевих технологій, виникає потреба в їх реалізації. Т. ч., для розподілених систем виникає потреба в стандартизації, бо робота їх складових частин повинна відбуватись за певними правилами.
Стандарти були розроблені Міжнародним Консультативним Комітетом з Телефонії і Телеграфії.
У 1993 році ITU (International Telecommunication Union) виробляє стандарти, які поділяються на певні серії відповідно до тематик.
В 70-их роках в межах ISO був організований комітет за номером 97, який розробляє стандарти щодо опрацювання інформації на комп’ютері.
Деякі організації розробляють стандарти певного технологічного напрямку, напр. ATM Forum розробляє комплекс стандартів стосовно ATM.
Організації IEEE, ANSI також приймають участь в розробці стандартів.
Термінологія
Комунікаційна система АС АС АС АС Відкрита система (Open system) – це система, яка побудована і працює з дотриманням умов міжнародних стандартів. Для зовнішнього спостерігача, під’єднаного до відкритої системи не мають значення апаратні властивості системи, ОС, організація процесів інших реальних кінцевих систем.
Комунікаційна система (Communication system) – це реальна відкрита система, яка забезпечує обмін даними між абонентськими системами у відкритій інформаційній системі.
Абонентська система (User system) – це реальна відкрита система, яка є постачальником або споживачем ресурсів системи, забезпечує доступ до них і керує взаємозв’язком відкритої системи. Ініціаторами та учасниками обміну інформацією в абонентських системах є прикладні процеси.
Прикладний процес (Application process) – це процес в реальній кінцевій системі, який опрацьовує інформацію користувачів. Прикладні процеси можуть мати різну природу, наприклад: дії оператора за терміналом, програма системи БД, програма керування технологічним процесом,... Зв’язок між прикладними процесами реалізується за допомогою середовища передавання даних.
Середовище передавання даних (Transmission medium) – це сукупність ліній передавання даних, а також, можливо, іншого обладнання, яке забезпечує передавання даних між станціями (комп’ютерами, що функціонують в мережі).
Середовище зв’язку відкритої системи (OSI Environment) – це сукупність функцій, які дають змогу реальним відкритим системам виконувати обмін даними відповідно до міжнародних стандартів. Середовище має складний набір функцій, тому, створюючи його, треба дотримуватись ієрархічного підходу, що полягає в таких принципах:
функція передавання даних дуже складна, тому її треба поділити на рівні;
кожен рівень виконує конкретний обмежений набір завдань;
межі між рівнямипроводять так, щоби обмін між ними був мінімальним;
рівні описують так, щоби зміни в одному рівні не викликали змін в інших.
Протокол (Protocol) – це набір синтаксичних і семантичних правил, що визначають поведінку об’єктів під час їхньої взаємодії.
Протоколи намагаються стандартизувати в першу чергу, оскільки протоколи є в різних системах. Об’єктисуміжних рівніввзаємодіють один з одним через спільну межу, яка називається інтерфейсом.
Інтерфейс (Interface) – це межа між двома рівнями, яка маєпевні функціональні характеристики.
Модель взаємодії відкритих систем
7498ISO визначає модель взаємодії відкритих систем (7-ми рівнева модель):
Цій моделі відповідають всі відкриті системи, в тому числі інформаційні.
Рівні 1 – 4 відповідають за надійне передавання даних, а з 5 по 7 – за обслуговування прикладних процесів. 1 і 2 рівні пов’язані з фізичною топологією мережі, 3 і 4 – з протоколами комутаційного рівня, а 5, 6 і 7 – з протоколами прикладного рівня.
У мережі має місце фізичне та логічне переміщення даних.
Фізичне переміщення даних починається на верхньому рівні і йде вниз по всіх рівнях моделі. Наприклад: на верхньому рівні було створено інформацію. Протокол прикладного рівня передає ці дані в певній формі протоколу комунікаційного рівня. На цьому рівні проходить “упаковка” інформації в інформаційний пакет визначеної структури. Цей пакет передається протоколу рівня передачі даних для фізичної пересилки. Потім ці дані переміщуються по мережевому носії у вигляді імпульсів, що відповідають 0 або 1. Цей носій може бути різного виду кабелем, радіоканалом, … Як тільки дані дойшли до комп’ютера-отримувача, вони починають переміщатись знизу догори. На кожному рівні вони обробляються, але виділяється тільки та частинка, яка була запакована на тому ж рівні, що й у комп’ютері-передавачі. В кінці інформація доходить до користувача на прикладному рівні.
У прикладі, наведеному щойно, логічно інформація передавалась з комп’ютера в комп’ютер тільки між одинаковими рівнями.
Призначення протоколів усіх рівнів
1 рівень: спряження з фізичними засобами.
2 рівень: передавання між сумісними системами.
3 рівень: прокладка сполучення між системами.
4 рівень: налагодження наскрізних сполучень.
5 рівень: організація та проведення діалога.
6 рівень: перетворення даних.
7 рівень: реалізація різних форм взаємодії прикладних процесів.
Прикладний рівень (7)
Прикладний рівень забезпечує різні форми взіємодії прикладних процесів, розміщених в різних системах. В теперішній час можна виділити такі форми протоколів прикладного рівня:
керування терміналами;
керування діалогом;
керування файлами;
керування задачами;
керування системою;
забезпечення цілісності інформації.
Така різноманітність протоколів обумовленарізноманітністю завдань, які розв’язуються на прикладному рівні. Вибрати потрібний протокол можна динамічно за допомогою спеціального протоколу, який називається протоколом керування контекстом. До прикладів систем міжмережевої взаємодії можна віднести:
WWW;
Електронна пошта. Використовує протокол SMTP за стандартом X.400 доставки повідомлень між різними застосуваннями електронної пошти;
Рівень відображення (6)
Цей рівень відображає та перетворює дані, якими обмінюються між собою прикладні процеси. Необхідність у цьому рівні обумовлена тим, що різні комп’ютери та пристрої, під’єднані до мережі, можуть мати ріізні формати даних, різні системи команд, і цей рівень призначений для того, щоби спосіб відображення інформації не впливав на формат інформації в мережі. Кожна інформація, яку формує прикладний рівень для передавання має 2 аспекти: семантику і синтаксис. Семантика описує зміст повідомлення. На рівні відображення відтворюється синтаксис.
Протоколи цього рівня виконують велику кількість різноманітних фунцій, а саме:
вибір (узгодження) між процесами потрібної форми відображення даних;
перетворення даних, кодів, форматів;
шифрування інформації.
Результат дії рівня відображення виявляється під час діалогу або сеансів об’єктів рівня відображення під час узгодження форми подання інформації. На цьому рівні також відбувається ущільнення, кодування даних і протилежних до них дій.
Для представлення різних типів інформації використовують різні стандарти:
TIFF – стандартний графічний формат для растрових зображень з високою роздільною здатністю;
JPEG – стандарт для передачі фотографій;
MIDI – для цифрової передачі музики;
MPEG – для цифрової передачі рухомих зображень.
Сеансовий рівень (5)
Цей рівень організовує діалогові сеанси між прикладними процесами. Під час його роботи в користувача складається враження, що прикладні процеси розташовані на одному потужному локальному процесорі. Ініціатором сеансу є прикладний об’єкт, який звертається до представницького об’єктаі передає йому адресу партнера. Після цього представницький об’єкт звертається до сеансового рівня і ініціює сеанс зв’язку. Головні функції сеансового рівня такі:
налаштування сеансового сполучення;
Під час налагодження сеансового сполучення шляхом діалога об’єктів добираються параметри сполучення і швидкість передавання, необхідність використання підтверджень, …
обмін даними;
Це головна функція цього рівня, яка реалізує передавання даних між об’єктами сеансового рівня.
керування взаємодією;
Керування черговістю передавання протокольних пакетів.
повідомлення про надзвичайні ситуації;
відображення сеансового сполучення на транспортне;
Можлива ситуація, коли через одне транспортне сполучення відбуваєтьсяпередавання інформації кількох сеансів. Тому кожен сеанс має мати ідентифікатор. З іншого боку інформацію одного і того ж сеанса для надійності можна передавати кількома транспортними сполученнями. Керує цими процесами функія відображення.
завершення сеансового сполучення.
За допомогою цієї функції можна завершити сполучення так, щоб рівень відображення не втратив жодного блока, який ще перебуває в дорозі.
Приклади протоколів та інтерфейсів сеансового рівня:
NFS (Network File System);
SQL (Structured Query Language);
X-Window (використовується на Unix-станціях і дозволяє їх використовувати як локальні).
Транспортний рівень (4)
Надає прикладним об’єктам сполучення через всі фізичні засоби мережі незалежно відреальної конфігурації цього сполучення. Таке сполучення називається наскрізним. Сполучення, яке гарантується транспортним рівнем, повинне бути прозорим, тобто не залежати від кодів інформації вищих рівнів.
Для ефективного передавання інформації на транспортному рівні є декілька класів сервісу, які відрізняються перепускною здатністю, часом передавання, часом налагодження сполучень і допустимою ймовірністю помилок. Сервіс транспортоного рівня передбачає такі функції:
налагодження та розірвання транспортного сполучення;
керування послідовністю інформаційних блоків;
забезпечення цілісності даних;
сегментування блоків та їх зчеплення;
виявлення та виправлення помилок;
вибір класу сервісу;
передавання даних;
мультиплексування та розчеплення сполучень.
Транспортний рівень дає змогу поновити блоки даних, які можуть бути втрачені на 1, 2, 3 рівнях. У випадку відказу сполучення на мережевому рівні, він налагоджує нове сполучення. Функціонування цього рівня передбачає 3 фази, які змінюють одна одну:
налагодження сполучення; вибір класу сервіса; прийняття рішення про потреби мультимплексування; визначення оптимального розміру блоку даних;
передавання даних; організація послідовності передавання даних; сегментування блоків; мультимплексування і розчеплення блоків; виявлення і виправлення помилок;
завершення сполучення.
Забезпечення цілісності даних досягається за рахунок застосування механізму керування потоком даних. Надійність доставки гарантується тим, що:
відправник отримує підтвердження від приймаючої сторони про доставку сегментів даних;
довільні непідтверджені сегменти передаються повторно;
прийняті сегменти впорядковуються у відповідності з послідовністю їх передачі;
для виключення перевантаження мережі, переповнення буферів і втрати даних використовується керування потоком даних.
Мережевий рівень (3)
Виконує ретрансляцію даних через одну або уілька систем, а також забезпечує для верхнього – транспортного – рівня незалежність від методів та засобів комунікацій та від маршрутів у різних засобах сполучення. На цьому рівні здійснюється маршрутизація інформації, тобто вибираються шляхи передавання інформаційних блоків, залежно від адрес призначення та інших характеристик, наприклад таких, як завантаженість або ненадійність окремих проміжних сполучень. Блоки даних на мережевому рівні називаються пакетами. На мережевому рівні можливі такі види сервісу:
організація мережевих сполучень;
ідентифікація кінцевих точок сполучення;
передавання інформаційних пакетів;
A B канальний об’єкт канальний рівень фізичний рівень керування потоками блоків даних;
виявлення помилок;
ліквідація мережевих сполучень.
При виборі шляху для передачі пакета маршрутизатори використовують інформацію про топологію мережі. Інтерфейс мережевого рівня зв’язаний з мережею і використовується службами транспортного рівня для передачі пакетів між кінцевими точками за найкращим маршрутом. Після того, як маршрутизатори виберуть найкращий шлях між 2-ма точками, починає виконуватись процес пересилки пакетів.
Пересилка пакетів відбувається 2-ма способами:
комутація каналів. При цьому забезпечується більша швидкість.
комутація пакетів. Пакети передаються по різних маршрутах. Може статись таке, що пакети надійдуть в різному порядку. Тут більш ефективно використовуються канали зв’язку.
Канальний рівень (2)
Призначений для передавання блоків даних через одне фізичне сполучення, тому на мережевому рівні типи фізичних сполучень, які розміщені нижче – невідомі. Види сервісу канального рівня такі:
передавання блоків даних;
організація послідовності блоків;
виявлення та виправлення блоків;
керування потоком даних;
налагодження та розривання канальних сполучень.
На канальному рівні блоки даних називаються кадрами.
Тут відбувається селекція інформації, тобто вибір серед всіх прийнятих блоків тільки тих, які адресовані конкретній системі.
Прикладами протоколів канального рівня для глобальних мереж є:
HDLC (High-Level Data Link Control). Підтримує як одно- так і багато-пунктові конфігурації;
X.25. Перший протокол для мереж з комутацією пакетів;
Frame Relay (продовження X.25). Забезпечує найвищу швидкість в глобальних мережах, оскільки в ньому застосовується спрощена схема обробки кадрів безкорекції помилок.
Фізичний рівень (1)
Призначений для спряження передаючих і приймаючих систем з фізичним середовищем. Він визначає механічні, електричні, функціональні та процедурні характеристики, які описують доступ до фізичного середовища.
Фізичне сполучення забезпечує прозорість, тобто передавання довільної послідовності бітів. Через одне фізичне сполучення можуть передаватися кілька канальних об’єктів, але 1-не канальне сполучення можуть обслуговувати кілька кілька фізичних.
Існує 2 типи фізичних сполучень для передачі даних:
Двопунктове з’єднання (Point-to-Point connection)
A B канальний об’єкт канальний рівень фізичний рівень Багатопунктове з’єднання (Multipoint connection)
Фізичний рівень забезпечує такі різвиди сервісу:
налаштування постійного або тимчасовогофізичного сполучення;
ідентифікація фізичного сполучення;
організація послідовного передавання;
повідомлення про збої та розриви в мережі.
На фізичному рівні відбувається прослуховування багатопунктового сполучення для виявлення наявності передавання інформації в мережі, можливе зіткнення кадрів, …
Фізичний рівень відповідає за передавання та прийом бітових потоків. Фізичне представлення бітів у носіях різних типів відрізняється. У деяких системах “1” або “0” кодуються рівнями напруги, в інших – наявністю імпульсів або комбінацією імпульсів. На фізичному рівні треба розрізняти інтерфейс між кінцевим обладнанням даних та інтерфейс між кінцевим обладнанням каналу передачі даних. Якщо у 1-му випадку обладнання розміщене у споживача інформації, то в 2-му – у провайдера, який потім продає інформацію і зв’язок з кінцевим користувачем.
Інкапсуляція даних
Під цим терміном розуміємо вкладання інформації, створеної за деяким протоколом в секцію даних блока даних іншого протоколу.
На кожному рівні 7-мирівневої моделі виконується інкапсуляція даних попереднього, більш високого рівня, при переміщенні даних по стеку протоколу. Логічна взаємодія, яка має місце на кожному рівні моделі не торкається фізичних з’єднань мережі, оскільки інформація кожного рівня повинна бути інкапсульована в дані нижчого рівня.
В результаті інкапсуляцією створюється набір даних, який називається пакетом.
На передаючому пристрої інкапсуляція даних складається з таких етапів:
інформація користувача перетворюється в дані;
з даних складаються сегменти;
сегменти перетворюються в пакети;
пакети розбиваються на кадри;
кадри утворюють потік бітів.
Методи комутації
Комунікаційна мережа описується сукупністю вузлів та каналів зв’язку, які їх сполучають.
Вузли мережі забезпечують опрацювання та збереження даних, а також їхню комутацію.
Канали зв’язку реалізують передавання даних. Два або більше комп’ютерів можуть бути сполучені каналами зв’язку по-різному.
Спосіб сполучення комп’ютерів каналами зв’язку для передавання даних між ними називається методом комутації.
Методи комутації З призначеним каналом З комутацією Двопунктові Багатопунктові З комутацією каналів З проміжним зберіганням Комутація повідомленьв Комутація пакетів Комутація віртуальних каналів Передавання данограм З призначеним каналом зв’язку. Між комп’ютерами налаштовується канал зв’язку з фіксованою швидкістю передавання даних та смугою перепускання. Налаштування та підтримка такого каналу, особливо на велику відстань, коштує дорого. Якщо навантаження на канал невелике чи нерівномірне, то перепускна здатність такого каналу використовується неефективно.
Двопунктовий. В локальних мережах для передавання великих обсягів даних.
Багатопунктовий. Вимагає спеціальних засобів розподілу даних.
Канали з комутацією. Зв’язок не є постійний, а відбувається за запитом. Існують такі різновиди:
Комутація каналів за запитом одного з учасників обміну. Між двома комп’ютерами налаштовується канал зв’язку. Він може складатися з багатьох ланок. Коли канал налаштовано, він має фіксовану швидкість передавання і смугу перепускання. Після завершення передавання канал руйнується.
Недоліки:
досить тривалий час налагодження сполучень;
неефективне використання каналу зв’язку, якщо навантаження мале і нерівномірне в часі.
Як правило, такий спосіб комутації використовується для організації віддаленого доступу в локальну чи корпоративну мережу через модем. Але цей принцип комутації лежить в основі перспективної технології ATM, сфера застосування якої в швидкісних мережах постійно збільшується.
При проміжному зберіганні інформації, вона затримується, накопичується і аналізується в проміжних вузлах передавання. Для цього потрібні буфери достатніх розмірів і процесори для опрацювання інформації.
Комутація повідомлень. Під повідомленням розуміють інформаційний об’єкт, який треба передати. Такий об’єкт передається як одне ціле. Оскільки об’єкт може мати великий обсяг, то використання такого методу комутації вимагає великих буферів, розрахованих на максимальний обсяг повідомлень, а також викликає тривалі затримки в передаванні, доки не буде прийняте все повідомлення у цьому вузлі.
Комутація пакетів. Всі повідомлення поділяються на пакети фіксованої довжини. Кожен пакет передається незалежно від інших. Метод є гнучким, оскільки не треба очікувати на отримання цілого повідомлення в проміжних вузлах. Якщо один пакет буде спотворено – не треба передавати інший пакет. По одному каналу зв’язку можна одночасно передавати пакети різних об’єктів – це підвищує ефективність використання каналу. Цей метод є найбільш поширеним в комп’ютерних мережах.
Комутація віртуальних каналів. Перед початком сполучення в мережу надсилають спеціальний пакет, який налаштовує з окремих ланок так званий віртуальний канал. Він так називається, бо на відміну від призначеного (комутованого), реальний канал, що використовує віртуальний канал, може водночас передавати пакети декількох віртуальних каналів.
Передавання данограм. Повідомлення поділяється на окремі пакети – данограми, кожна з яких містить адреси відправника і отримувача. Данограми нумерують і передають незалежно одна від одної. Данограми вимагають більшого аналізу в проміжних вузлах передавання, ніж пакети віртуальних каналів, але їх можна передавати різними маршрутами одночасно і цим самим зменшувати тривалість передавання всього повідомлення.
Порівняння різних каналів комутації
Цей графік побудовано за припущенням, що відстань передавання та смуга перепускання – сталі. Для призначеного каналу вартість не залежить від обсягу інформації, що передається (якщо перепускна здатність каналу – фіксована). Для комутації каналів велику вартість має початкове налагодження каналу. Вона також збільшується із збільшенням обсягу інформації, що передається. Для комутації пакетів початкові затрати менші, але із збільшенням навантаження на канал витрати ростуть сильніше, оскільки потрібні ресурси для опрацювання пакетів у проміжних вузлах.
Вартість Обсяг інформації Зона комутації пакетів Зона комутації каналів Зона призначеного каналу комутація пакетів комутація каналів призначений канал
Середовища передавання даних
Сигнали та коди комп’ютерних мереж
Середовища передавання комп’ютерних мереж. Техніко-експлуатаційні характеристики середовищ передавання такі:
час і швидкість розповсюдження сигналів;
вартість;
швидкість згасання сигналу на одиницю довжини кабеля з урахуванням частоти сигналу;
електричний опір 1м кабеля;
завадостійкість у різних навколишніх середовищах;
випромінювання в довкілля.
Важливим параметром якості кабеля є перехідне згасання на ближньому кінці. Електричний струм в дроті створює електромагнітне поле, яке може спричинити завади в інших дротах. Чим більша частота сигналу, тим більші завади. В якісних кабелях рівень корисного сигналу значно вищий, ніж рівень завад, які генеруються. Для характеристики цього явища існує параметр, який називається випромінювання в довкілля (EMI – Electromagnetical Interference). Цей параметр характеризує ступінь та параметри паразитного випромінювання, яке генерується під час передавання сигналів кабелем: значне випромінювання може призвести до спотворення даних, нестабільної роботи приладів, до аварії. Вони негативно впливають на здоров’я людей. Передусім це стосується неекранованих кабелів. В цих кабелях використовується декілька жил дроту таким чином, щоби сигнали в кожній парі дротів мали протилежну полярність і компенсували випромінювання один в одному. Ступінь компенсації в такому випадку називається збалансованістю.
Комісія ЄС розробила єдиний європейський стандарт для електричного обладнання, якому повинні відповідати національні стандарти за показником EMI. Цей стандарт розповсюджується на всі мережі, встановлені після 1 січня 1996 р. Мережеве обладнання в промислових умовах допускає випромінювання, що загасає на 40 дб на відстані10 м від кабеля, а для комерційних і непромислових мереж, цей показник – 30 дб. Продукція, що пройшла тестування на цей стандарт позначається як символи „СЕ” в кружечку.
Найбільшого поширення при створенні локальних і корпоративних мереж отримали так звані кабелі типу скручена пара. В основі лежать два провідники, які скручені певним чином. Такі кабелі поділяються на декілька груп:
Можливі середовища передавання в комп’ютерних мережах.
Ефірні середовища.
Радіоканал.
Формується на певній частоті. Інформація передається за допомогою модуляції сигналу. Швидкість передавання невелика: 20-150 кбіт/с. Вартість – середня. На такий канал впливають всі види радіозавад. Працює тільки в межах радіо досяжності. Використовується в пересувних станціях.
Інфрачервоний.
Такий канал працює тільки в межах прямої оптичної видимості. Він є нечутливим до електромагнітних завад. Максимальна відстань між станціями – до 3-ох км. Швидкість передавання – 2-4 Мбіт/с. Канал досить дешевий.
Недоліки: апаратура, як правило, недовговічна; має місце загасання сигналу при поганій прозорості.
УКХВ канал.
Передавання відбувається за допомогою частотно-модульованих сигналів у досить широкому діапазоні частот, а це дозволяє створювати досить велику кількість каналів. Відстань – 1,5 км; швидкість – 20-40 Мбіт/с.
Переваги: мала потужність апаратури; можливість роботи в умовах поганої і непрямої видимості. В цілому ефективність така як і у радіоканалу.
Мікрохвильовий канал.
Інформацію передають спеціальним лазером, а приймають – фотозчитувачем. Відстань – 20 км; швидкість 20 Мбіт/с.
В цілому ефірними середовищами передають 5% загального обсягу інформації, що передається в комп’ютерних мережах, але значення цього типу середовища зростає.
Передаючі середовища.
Коаксіальний кабель.
Є одним із найпоширеніших видів передаючого середовища. Він завадостійкий, довговічний, досить дешевий, його дуже просто з’єднати з апаратурою мереж.
Коаксіальні кабелі бувають широкосмугові. Швидкість передавання таких кабелів – 300-500 Мбіт/с; загасання сигналу на частоті 100 МГц – 10 дБ/100 м; термін придатності – 10-12 р; затримка поширення сигналу – 2-5 нс/м.
У вузькосмугових коаксіальних кабелях швидкість передавання – до 50 Мбіт/с; загасання сигналу на частоті 10 МГц – 4 дБ/100 м. Решта параметрів такі, як і в широкосмугових. Довжина кабеля в комп’ютерних мережах переважно визначається загасанням сигналу. У випадках сильного загасання ставлять повторювані (підсилювачі), які підсилюють сигнал, не змінюючи його форми.
Прозоре скловолокно.
Найпоширеніший кабель такого виду має кварцову середину діаметром 20-60 мкм. Навколо цієї серцевини робиться окисна плівка з меншим коефіцієнтом відбиття. Оскільки маємо справу із світлом, то швидкість передачі висока – 0,8-1 Гбіт/с. Теоретично можлива швидкість передачі – 100 км. Різновиди кабелів: одномодові і багатомодові.
Одномодові. Середовище має 10 мкм, світло генерується напівпровідниковим лазером. Передавання інформації відбувається при довжині хвиль 1,3-1,55 мкм. Смуга перепускання – 2ГГц. Ширина смуги не залежить від довжини лінії. Загасання сигналу – 0,7дБ/км. Тут в кожен момент часу може поширюватись сигнал тільки одного променя (моди). Можлива відстань – 100 км. Має місце висока вартість обладнання: лазерів і фотоприймачів.
Багатомодові. Серцевина може мати різний діаметр: 50 мкм, 62,5 мкм, 100 мкм, 140 мкм. Для генерації світла використовуються суперлюмінісцентні діоди. Передавання відбувається на хвилях з довжиною 1,3 та 0,85 мкм. Смуга перепускання – 800-900 МГц. Її ширина залежить від довжини лінії. Загасання сигналу – 0,5-7 дБ/км. Максимальна відстань – 10 км. Одночасно можуть предаватися кілька променів (мод), що входять у кабель під різними кутами. Для підвищення механічної міцності останнім часом замість скла використовують прозорі пластмаси. Такі кабелі дешевші, але з часом пластмаса старіє, а це сприяє посиленню загасання.
Скручена пара дротів.
Зараз це найпоширеніший вид передавального середовища. Він є найдешевшим. Максимальна відстань – 1,5-2 км. Максимальна швидкість – 1,2 Гбіт/с. Має набагато гірший у порівнянні з коаксіальним кабелем захист від завад. Тривалість затримки поширення сигналу 8-12 нс/м. Загасання на частоті 10 МГц – 10-28 дБ/10 м. Термін експлуатації – 6 р. Дуже простий в укладанні. На даний момент це головне середовище в локальних мережах.UTP – Unshielded Twisted Pain – Неекранована скручена пара (EMI).FTP – Folged Twisted Pain – Фольгована скручена пара.STP – Shielded Twisted Pain – Екранована скручена пара.
Плоский кабель (шлейф).
Складається з 12-ти і менше дротів, об’єднаних загальною екранною сіткою. Вони є ізольованими один від одного. Передавання на відстань 15 м. Швидкість передавання приблизно така сама, як і в скрученої пари.
Сертифікація кабелів
Сертифікацією кабелів займаються різні фірми і організації. Кабелі сертифікують щодо електричної безпеки та за технічними характеристиками відповідно до вимог стандартів. Якщо сертифікацію пройдено, на кабелі ставлять значок „UL”. Кабелі UTP за технічними характеристиками поділяються на класи або категорії. Розрізняють такі категорії кабелів UTP:
Структурна схема ланки передавання даних
Сукупність засобів фізичного та канального рівнів утворюють певну систему, яка називається ланкою або каналом передавання даних. Ланка складається з:
фізичного каналу (фізичне середовище передавання);
засобів перетворення цифрових даних, які виробляє комп’ютер, у форму, прийнятну для передавання фізичним каналом, тобто у сигнал;
засобів керування ланкою або каналом передавання даних. Тобто маємо сукупність програмно-технічних засобів та фізичного середовища передавання, призначеного для передавання сигналу даних.
З погляду користувача найважливішою характеристикою каналу зв’язку є кількісні і якісні параметри сервісів, які надає продавець каналу. В теперішній час визначено багато загальноприйнятих типів каналів:
найпоширеніший – Switched – 56 Кбіт/с, а також
європейські: американські:
E1 – 2,048 Мбіт/с T1 – 1, 544 Мбіт/с
E2 – 34,368 Мбіт/с T3 – 45 Мбіт/с
За напрямками розрізняють такі типи передавання даних:
симплексне (передавання в одному напрямку);
напівдуплексне (передавання в прямому і зворотному напрямках);
дуплексне (передавання одночасно в прямому і зворотному напрямках).
Структура ланки передавання даних
Пристрій спряження (див. рис.) виконує головні функції:
кодування – декодування;
модуляцію – демодуляцію.
Кодування – це перетворення цифрового сигналу, який надходить від комп’ютера, з метою підвищення його завадостійкості та зручності передавання.
Засоби керування ланкою MAU завади фізичний канал Засоби керування ланкою MAU пристрій спряження Модуляція – це процес переходу від кодового сигналу до сигналу даних. Звичайно це використовує сигнал-носій, деякі параметри якого змінюються відповідно до кодового сигналу. В сучасних системах зв’язку найпоширенішими є такі види модуляції:
+12В -12В 0 0 0 0 1 1 1 1 Модуляція гармонічних коливань в коливання струму або напруги. В залежності від змінного параметру розрізняють такі види модуляції:
амплітудну (в „0” зменшується амплітуда коливань);
частотну (в „1” збільшується частота);
фазову (при переході „0-1” і „1-1” також змінюється фаза).
тактовий сигнал синхр. дані 0 1 1 0 1 Носій послідовних імпульсів. В залежності від параметрів послідовності і змін кодового сигналу розрізняють такі види модуляції:
амплітудно-імпульсну;
широтно-імпульсну (змінюється ширина імпулься);
фазово-імпульсну;
частотно-імпульсну.
В магістральних телефонних каналах, які використовуються в глобальних мережах використовують імпульсно-кодову модуляцію. Якщо сигнал є аналоговим, то над ним потрібно виконати такі перетворення:
дискретизацію (якщо навіть сигнал складний, але є багато відліків, то його можна відтворити без втрат);
квантування;
кодування.
Для передавання даних в аналоговій формі в глобальних мережах використовуються модеми. В локальних мережах використовуються пристрої адаптори.
На фізичний канал передавання даних впливають завади, які спотворюють канал, а це призводить до виникнення помилок. З впливом завад борються на протоколах фізичного і канального рівнів засобами керування каналом передавання даних. Якщо на вході фізичного каналу маємо Z(t), то на виході внаслідок впливу завад отримаємо спотворений сигнал Z'(t). Якщо Z(t) і Z'(t) пов’язані деякою функціональною залежністю, яка дає можливість повністю поновити сигнал, то така завада називається регулярністю. За впливом на регулярний сигнал завади поділяються на:
адитивні – додаються до початкового сигналу;
мультиплікативні – множаться на початковий сигнал.
Якщо характеризувати сигнали із статистичного погляду, то їх можна розділити на:
флуктуаційні – їх описує неперервна випадкова функція часу (такі завади формуються в наслідок накладання різних завад з різних джерел, причому серед складових немає окремих імпульсів, які би перевищували загальний рівень сигналу більш ніж у 3-4 рази);
імпульсні – це послідовність імпульсів з випадковою амплітудою, шириною та часом появи, причому найбільшу небезпеку створюють імпульси, амплітуда яких близька до амплітуди корисного сигналу.
Форми передавання сигналу в комп’ютерних мережах
Цифрові дані в комп’ютерних мережах передаються послідовними бітами, а в самому комп’ютері – паралельно. Біти передаються у формі сигналів. Сигнали бувають аналоговими та цифровими.
приймач / передавач пристрій спряження апаратура цифрового інтерфейса MAU шина CPU сигнал на передавання сигнал на приймання дані в цифровій формі Аналоговий – це модульований сигнал синусоїдальної форми, а цифровий – це дворівневий дискретний сигнал.
Вузькосмугові передавання (baseband) є цифровим. Передавання та приймання проходить одночасно. Використовується вся смуга перепускання кабеля. Для підсилення сигналу використовують повторювачі (repeaters).
Широкосмугове передавання є аналоговим. Смуга перепускання каналу поділяється на окремі діапазони частот, які використовуються різними каналами. Для оновлення і підсилення сигналу використовують підсилювачі.
Передавання цифрових даних відбувається з використанням методу „метод передавання за формою сигналу без повернення „0””. При такій передачі визначити де починається логічна „1” важко. Для розпізнавання моменту закінчення та початку сигналу використовують синхронізацію. Можливими є 2 випадки:
H L NRZ L H манчестерське кодування 1 1 1 0 Виділяється спеціальна лінія, якою передається сигнал тактової частоти в коаксіальному кабелі або в скрученій парі.. Таке передавання називається синхронним передаванням. Воно може бути без окремої лінії – тоді синхросигнал передається разом із даними, а також у проміжках між передаванням даних.
Асинхронне передавання. У проміжках між передаванням даних синхросигнал не передається. Тому такий спосіб передавання сигналу відбувається з автоналагоджуванням. В цьому випадку потік бітів ділиться на байт. В приймач та передавач вбудовують тактові генератори. Перед кожним байтом передається спеціальний біт, який називається стоп-біт. Він передається також, коли канал вільний. Під час переходу з високого рівня на нижній генератор пропускає 1 біт і починає приймати. Прикладом такої передачі є так зване „манчестерське кодування”. Тактовий генератор приймача синхронізується під час передавання кожного біта у випадку переходу з високого рівня на низький у середині інтервала біта. Якщо інформація не передається, то генератори приймача і передавача розладнані. Тому перед передаванням передається спеціальна послідовність бітів – преамбула – для синхронізації передавача і приймача.
Пристрій спряження
Тут використовується манчестерський код і аналоговий сигнал з амплітудною модуляцією.
Явище „Луна” і його компенсація
прямий канал зворотний канал При передаванні сигналу телефонною мережею має місце явище „луни”: прямий сигнал проходить до місця призначення, відбивається і йде в зворотному напрямку. Під час прямого і зворотного проходження сигнал підсилюється і потрапляє назад, накладаючись на первинний сигнал. Ефект „луни” є непомітним, коли має місце мала затримка між передаванням і прийомом. „Луна”, яка передається каналом зв’язку використовує деяку частину перепускної здатності каналу. Особливо важливо зменшити вплив „луни під час передавання даних”. Для подолання цього явища використовують засоби, які по черзі блокують передавання в прямому і в зворотному напрямку, а також очищають сигнал від „луна”-сигналу.
Передавання даних за допомогою адаптера
Адаптери станцій локальної мережі безпосередньо приєднуються до внутрішньої шини вводу/виводу комп’ютера. В цьому випадку швидкість передавання обмежена швидкістю внутрішньої шини процесора. В адаптерах апаратно реалізовані протоколи фізичного та канального рівнів моделі OSI. При виборі адаптера треба орієнтуватися на такі характеристики:
архітектура мережі;
розрядність;
тип шини вводу/виводу комп’ютера (ISA, PICA, PCI, EISA);
потужність і використовувані алгоритми;
тип роз’єднувачів:
BNC – для тонкого коаксіального кабеля;
AUI – для товстого коаксіального кабеля;
RI45 – для скрученої пари;
MIC SI, SC – для приєднання волоконного кабеля.
та тип передаючого середовища.
процесор It 82586 RAM (8кб) трансівер ROM адреса регістр статусу перемикач
Приклад адаптера для мережі
Центральна частина – це процесор, який виконує деякі функції опрацювання інформаційних кадрів протоколу канального рівня. Процесор кодує інформацію перед передаванням у мережу і декодує після приймання, виявляє і виправляє помилки, повідомляє центральний процесор комп’ютера по надходженні інформації, виконує головні функції з реалізації протоколу канального рівня. Використання такого процесора дає можливість розвантажити центральний процесор і підвищити загальну швидкодію системи.
В ОП(RAM) записується інформація перед передаванням і після приймання. Пам’ять відображається на адресний простір комп’ютера за допомогою Base Memory Address. З цією пам’яттю може працювати як центральний процесор, так і мережений процесор.
Регістри статусу (регістри стану) і керування дають змогу центральному процесору і мережевому процесору обмінюватись командами. Регістри пронумеровані за їхнім зміщенням від базового значення: 00h – 07h. Це визначено в параметрі I/O Base Address.
ROM адреса. Для адаптера архітектури Ethernet в цій адресі міститься унікальна мережева адреса комп’ютера, яка встановлюється фірмовим виробником. Кожна фірма має діапазон адрес. Довжина фізичної адреси 48 біт.
Перемикачі дають змогу конфігурувати параметри адаптера та кабельні роз’єднання для приєднання адаптера до мережі.
Трансівер використовується для тонкого коаксіального кабеля.
Роз’єднувачі приєднання до системної шини комп’ютера. Із їх зовнішнього вигляду можна визначити розрядність адаптера та тип шини, до якого він приєднаний.
Робота адаптера
Передавання даних. В регістри статусу записується команда передачі кадру, адреса та кількість інформації для передавання. Мережений процесор аналізує значення регістрів, опрацьовує кожен згідно з вимогами протоколу і передає в мережу.
Приймання даних. Процесор адаптера постійно стежить за кадрами, виділяючи ті з них, які призначені для конкретного адаптера. У випадку надходження такого кадра процесор адаптера виконує:
перевірку правильності даних;
розміщує їх в ОП;
записує в регістри керування команду приймання даних і їхню адресу розміщує у пам’яті;
видає до центрального процесора переривання з визначеним номером; ЦП та комунікаційне програмне забезпечення відкидає службову інформацію, аналізує прийняті дані і переміщає їх в основну пам’ять комп’ютера.
Конфігурування адаптера
Задають такі параметри:
I/O Base Address – це адреса пам’яті, куди відображаються регістри стануі керування;
Base Memory Address – адреса пам’яті комп’ютера, починаючи з якої буде відображена пам’ять адаптера.
IRQ – це номер переривання, за допомогою якого центральний процесор комп’ютера сповіщають про прийняті дані.
Конфігурування відбувається шляхом задання значень параметрів за допомогою перемикачів. Сучасні адаптери – без перемикачів, їх конфігурують іншим чином.
Перспективи розвитку адаптерів
Відбувається перехід 10 Мбіт/с > 100 Мбіт/с > 1 Гбіт/с. Використання в одні мережі різношвидкісних технологій передбачає, що адаптери підтримують функцію авто узгодження, тобто автоматичне узгодження швидкості передавання із своїм партнером.
Високі вимоги щодо швидкості призводять до змін в структурі адаптера. Для мережі Гбіт Ethernet потрібен комп’ютер з 32-ох розрядною шиною PCI, яка здатна передавати трафік 1Гбіт/с. Щоб передавати із швидкістю 2 Гбіт/с потрібно використовувати адаптери із 64-ох розрядну. При передачі із такою швидкістю можна завантажити всі 100% ресурсів ЦП і на виконання інших завдань не залишиться ресурсів комп’ютера. Тому адаптери Гбіт Ethernet мають вбудований RISC-процесор, який виконує інтелектуальну функцію вивантаження інформації і налагодження параметрів. Дані з мережі відразу надходять в ОП комп’ютера і відразу стають доступними для застосування.
Щоби зменшити завантаження ЦП, регулюють співвідношення кількості переривань до обсягу отриманої інформації. За одне переривання приймається велика кількість кадрів. Співвідношення кількості кадрів можна задати вручну або автоматично. Це дає змогу створити адаптивні переривання.
У зв’язку з розвитком мережевих технологій виникла потреба уточнити модель взаємодії відкритих систем. Комітет по стандартам зокрема модернізував модель відкритих систем:
Канальний рівень поділяється на 2 підрівня:
LLC – керування логічним каналом;
MAC – керування доступом до передаючого середовища.
У функції LLС входить передача кадрів. MAC реалізує алгоритми доступу до середовища та адрес станцій.
Фізичний рівень поділяють на 3 підрівні:
PL – передача фізичних сигналів (полегшення схемної інтеграції з канальним рівнем);
AUI – інтерфейс із пристроєм доступу (дозволяє розміщувати PC так, щоб підключати пристрій на далекі відстані);
PML – підключення до фізичного середовища (узгодження сигналів, що надходять з PC).
Протоколи комп’ютерних мереж
Протоколи фізичного рівня (ПФР)
ПФР визначають електричну характеристику, яку будь-яка система повинна мати у точці приєднання до середовища передавання. ПФР також описує головні різновиди сервісу фізичного рівня:
Індикація спотворення під час передавання. Спотворення виникають, коли 2 або більше станцій передають інформацію одночасно. Тому на фізичному рівні відбувається постійне прослуховування каналу і усвідомлення про наявність спотворень.
Контроль часу передавання кадру. Цей контроль виконується для усунення збоїв, обумовлених появою необмеженої послідовності бітів. Для цього фізичний рівень перериває передавання, якщо воно триває > 150 мкс.
Передавання блоків даних.
Авто узгодження швидкості передавання. Цей сервіс на фізичному рівні дає змогу партнеру зв’язку обмінятися інформацією про технології, які кожен з них використовує та вибрати прийнятний варіант передавання.
Труднощі стандартизації ПФР обумовлені великою різноманітністю середовищ передавання, кодів, які використовують різноманітні методи доступу, різноманітна технічна реалізація, ... Тому стандарти фізичного рівня є різні. Для великих багато вузлових глобальних мереж, а також для локальних мереж з багатьма вузлами на фізичному рівні використовують протоколи X.21, X.21bis, X.25. Вони забезпечують реалізацію інтерфейсів кінцевої апаратури передавання даних телефонними каналами з використанням модемів.
З точки зору ПФР виділяють:
Моноканал – це така мережа, в якій фізичне середовище забезпечує одночасне, з точністю до часу поширення сигналу, передавання блоків даних усім приєднаним комп’ютерам.
Мережі з ретрансляцією. В цьому випадку блоки даних приймаються в проміжних вузлах, а потім знову передаються.
Стандарт ECMA-80 ставлять вимоги до:
електричних та фізичних характеристик кабелів і термінаторів;
правил конфігурування фізичного середовища;
способів прокладання кабелів.
Протоколи канального рівня (ПКР)
У відповідності з модифікованою моделлю канальний рівень розділяють на 2 підрівні: підрівень LLC (забезпечує керування логічним каналом і не залежить від фізичних з’єднань) і підрівень MAC (забезпечує доступ до фізичних з’єднань і залежить від них).
На початку розвитку комп’ютерних технологій у кожній окремій мережі можна було передавати кадри одного формату. Тепер об’єднують значну кількість локальних мереж і виникла можливість одночасно передавати мережею кадри різних форматів. Для цього до адаптера додають спеціальну програму, яка резидентно завантажується в ОП.
Тепер існує 3 підходи щодо організації взаємодії драйвера мережевих адаптерів з програмним забезпеченням, яке реалізує функції протоколу:
Microsoft: 3COM, NDIS – ця специфікація регламентує спосіб роботи мереженого адаптера з декількома протоколами. Вона застосовується в таких мережевих ОС: Windows 95, 98, NT, 2000, … Розрізняють специфікації для 16-бітових систем (NDIS 2.3) і для 32-ох бітових.
Novell: ODI – подібна до попередньої, але використовує інший програмний інтерфейс.
Для мереж TCP/IP існують драйвери, розроблені фірмою PDS.
Нижчий підрівень канального рівня – MAC-підрівень. Головна його функція – забезпечити доступ окремих станцій до передаючого середовища таким чином, щоб перепускна здатність каналу зв’язку використовувалась ефективно.
Спосіб організації доступу станції до мережі називається методом доступу. Методи доступу відрізняються:
характером фізичного середовища;
характером керування: централізовано або децентралізовано;
характером доступу: конкурентно або з передачею повноважень.
Тактові системи
Основний принцип організації тактових систем є циклічний розподіл усього часу передавання на однакові часові проміжки або слоти. За кожною станцією закріплено кожен такт. Якщо до мережі під’єднано n абонентів, то кожен з них має право передавати свій інформаційний такт раз на n слотів:
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Тактові сигнали бувають синхронні і асинхронні.
В синхронних системах є центральний таймер та лінія синхронізації.
Асинхронні сигнали сигналізації передають з інформаційними сигналами.
Недоліками тактових сигналів є:
неефективність використання сигналу. Внаслідок нерівномірного завантаження з’являється багато порожніх слотів і результуюча швидкість передавання є невеликою;
непрацеспроможність мережі при під’єднанні великої кількості станцій.
Перепускна здатність тактової системи
m = 20 – кількість станцій;
За 1 такт передається 256 біт інформації і 64 службових бітів > l = 320 бітів;
b = 1000 біт – середня довжина повідомлення;
a = 2 повідомлення/с – середня інтенсивність надходження повідомлення;
t = 0,1 с – період кадра;
У кадрі повинно поміститися tba = 800 бітів, тому треба 800/320 ? 2,7 тактів.
Кількість тактів на кадр заокруглюється до найближчої старшої степені 2, тобто n = 4.
Загальна кількість тактів у кадрах n×m = 80.
Перепускну здатність системи можна обчислити як відношення загальної кількості бітів у кадрах до періоду кадру: С = (n×m×l)/t = 160 кбіт/с.
Метод опитування
Має місце в ефірних мережах. В таких мережах один з пристроїв є головним і називається контролером мережі. Цей контролер керує передаванням. Найпростіший варіант – циклічне опитування. Контролер по черзі опитує всі приєднані пристрої шляхом надсилання відповідних кадрів. Пристрої відповідають на запит, надсилаючи в мережу відповідну інформацію або спеціальний кадр, якщо інформації нема. Передавання інформації можна розділити на такти ts, де:
ts – середня тривалість опитування;
tp – тривалість опитування;
b – середня довжина кадра, що передається;
C – перепускна здатність системи.
Нехай в мережі m станцій. Кожна станція передає за одиницю часу a повідомлень. Тоді інтенсивність потоку буде a×m, а середній інтервал між надходженнями – 1/(a×m), тоді ts повинно бути не більше цієї величини, і перепускна здатність С = (a×m×b)/(1 – a×m×tp).
Такі мережі, звичайно, невеликі. Використовуються в лабораторному, аерокосмічному обладнанні.
Недоліки:
наявність великого потоку керування, навіть якщо в абонента нема інформації для передавання (зате постійний контроль працездатності приладів);
надійність мережі визначається надійністю контролера;
суттєве обмеження на кількість абонентів (чим більше абонентів, тим більше треба часу для опитування, тим менша пропускна здатність).
Приклад (див. рис.). Бортова система забезпечує обмін даними між різними терміналами. Термінал з’єднаний екранованою скрученою парою. Шифратор/дешифратор виконує основні функції перетворення даних у коді Манчестера. Інформаційні слова формує термінал.
термінал шифратор дешифратор трансівер
ГТІ магістраль HIL 1553B За цим стандартом можна об’єднати до 32-ох станцій.
Обмін даними відбувається асинхронно у напівдуплексному режимі. На початку кожного слова є спеціальний символ синхронізації, а в кінці слова один розряд для перевірки на парність. Дані передаються у послідовному коді із швидкістю 1 Мбіт/с (до 7000 інформаційних слів за секунду). Довжина магістралі не більше 100 м. Імовірність помилки при передаванні слів не більша 10-7.
Передавання даних від контролера мережі до термінала.
кс іс іс … кс іс сс t Контролер передає командне слово, в якому зазначено адресу термінала, вимогу виконання, адресу термінала і кількість інформаційних слів. Потім контролер очікує від термінала слово стану, яке підтверджує, що збоїв у мережі нема.
Передавання даних від контролера мережі до контролера.
кс іс іс … іс сс t Контролер ініціює обмін передавання командного слова, у якому є вимога виконати операцію передавання даних, адреса термінала і кількість інформації. Термінал відповідає контролеру словом стану, після чого починає передавати задану кількість інформаційних слів.
Передавання інформації між терміналами.
t кс1 іс кс2 … іс сс1 сс2 Контролер передає в магістраль 2 командних слова. В першому – адреса термінала, що повинен прийняти дані, вимога виконання операції прийому, кількість інформаційних слів. В другому – адреса термінала, який передає дані, вимога виконання операції і кількість інформаційних слів. Закінчується обмін тим, що термінал-приймач пересилає слово стану для контролера. Можна також реалізувати передавання даних цим терміналом одразу. В цьому випадку контролер передає в магістраль слово з фіксованою адресою, яку роспізнають термінали одночасно.
У слові будь-якого типу є 20 розрядів: 16 інформаційних, 1 контрольний і 3 розряди синхронізації.
Методи конкурентного доступу
В мережах з централізованим керуванням і в маркерних мережах кожна станція повинна очікувати на дозвіл на переривання. Окрім того багато часу витрачається на передавання службової інформації. Розробники методу конкурентного доступу вирішили дати можливість довільній станції передавати інформацію тоді, коли потрібно, а також мінімізувати наслідки можливих колізій (накладання одного повідомлення на інше).
Метод конкурентного доступу або метод доступу з суперництвом працює в моно каналі і в якості середовища – радіоканалу. Найбільшого поширення цей метод набув у „шинних мережах” Вперше було використано метод „слухай перш ніж говорити”, тобто контроль наявності сигналу носія або прослуховування каналу. Кожна станція постійно прослуховує канал. Якщо канал вільний – станція починає передавання, якщо зайнятий – станція очікує.
Метод доступу з контролем несучої.
? t Якщо одна станція почала передавання, а до другої сигнал ще не дійшов, то ця друга станція починає передачу.
?tij = ti – tj – різниця часу між початком передавання i-ої і j-ої станцій.
?ij – час поширення сигналу від станції i-ої до j-ої.
Умова виникнення колізій: ?tij ? ?ij.
Умова виникнення колізій в усій мережі: EMBED Equation.3 (i, j): ?tij ? ?ij.
Для ефективного використання каналу треба зменшити тривалість колізій. В той же час треба дати можливість, тобто дати час, усім станціям зафіксувати наявність колізій. Тому на станцію, що попала в колізію, передають шумову послідовність протягом часу 2?, де ? – це максимальний час передачі від одної станції до іншої: ? = max ?ij. Після цього станції, які не передали свої кадри внаслідок колізії, знову пробують передати інформацію.
Одним із джерел колізій є інертність самого пристрою, що виконує протокольні функції.
Найбільш ефективний метод доступу – метод доступу з контролем несучої з виключенням колізій. В цьому випадку час очікування вибирається випадково з використанням давача випадкових чисел і таким чином зменшується імовірність взаємного блокування повторних передавань станцій. На малюнку зображено алгоритм роботи цього методу.
Алгоритм роботи МДКН/ВК.
приймання кадру прийнято „наш” кадр колізія кадр прийнято прослуховування запуск передавання кадру закінчено запит на передавання кадру очікування передавання колізія час затримки закінчився затримка Кожна Станція постійно прослуховує середовище передавання і аналізує адреси всіх кадрів, які передаються в мережі. Якщо кадр адресовано якійсь конкркетній станції, то вона його приймає, а потім знову прослуховує середовище. У випадку, коли від протоколу 1-го рівня надійшов запит на передавання даних, то станція передає його одразу, якщо середовище вільне, або очікує доки воно вивільниться . Якщо передача пройшла нормально - станція прослуховує середовище. Якщо “колізія”, то станція визначає випадковий сигнал затримки і чекає на вивільнення середовища.
переваги: висока продуктивність, практично відсутня службова інформація.
недоліки: метод ефективний при помірному навантаженні на мережу. З ростом навантаження вплив колізій збільшується.
Маркерні методи доступу
Полягають в тому, що в мережу вводиться спец. Кадр Token, який наз. маркер, який постійно переходить від станції до станції почергово. Ця послідовність залежить від адрес станцій. В мережі виникає логічне кільце:
EMBED PBrush
Цей метод використовується з шинною, кільцевою, зіркоподібною конфігурацією або топологією. Цей метод також використовується в моноканалах та в мережах з ретрансляцією : ArcNet, TokenRing.
прослуховування Прийнято “наш” кадр Приймання кадру Маркер прийнято Маркер поміняно Немає кадру для передавання є кадр для передавання Передавання маркера Передавання кадру Кадр передано Алгоритм маркерного доступу у шинній мережі такий:
00000000 адреса держувача адреса відправника контрольна сума
Структура маркерного кадра така:
Використання логічного, а не фізичного кільця передбачає реалізацію таких функцій:
від”єднання станцій від логічного кільця;
приєднання станції до логічного кільця;
зміна параметрів алгоритму;
зміна максимального часу протягом якого станція може утримувати маркер, тобто право на пердачу;
запобігання втраті та дублюванню маркеру.
00000000 адреса держувача адреса відправника контрольна сума Нова адреса станції Будь яка станція може від”єднатись від логічного кільця тоді, коли має маркер. Для цього вона надсилає попередній з логічного кільця станції кадр, який називається налагодження наступного вузла.
Зворотня операція приєднання. Кожна станція запускає процедуру суперництва через n-тактів, на її початку запускається кадр “пошук наступного вузла”.
Станції, які бажають підключитися в логічне кільце включають у вікно цей кадр.
00001000 ! Адр.Од ! Адр. Відпр. ! Контр. сума ! Вікно
Протокол HDLC (High-level Data Link Protocol)
ISO 4335, 6256, 3309
EMBED Visio.Drawing.6 Високорівневий протокол керування аналом зв’язку. Він описує роботу двопунктової ланки передавання даних. Повний цикл функціонування двопунктової ланки передавання даних складається з таких фаз:
Логічне роз’єднання. Фаза автоматично розпочинається після вмикання і вимкненням станцій.
Ініціалізація. Призначена для обміну інформації про параметри програми, потрібної в інших фазах. Ця фаза є необов’язковою.
Налагодження сполучення. Налагодження якісного сполучення.
Передавання інформації. Основна фаза. Відбувається обмін інформацією.
Завершення сполучення. Після закінчення попередньої фази.
Якщо характеристики аналу різко погіршаться, тоді можливий перехід до фази логічного роз’єднання або налагодження сполучення.
Фаза завершення сполучення є перехідною між фазами передавання інформації та логічного роз’єднання. Для передавання інформації використовуються три типи кадрів:
I – інформаційний кадр
S – службовий кадр нумерований
V – службовий кадр ненумерований
I-кадр має службову та інформаційну частину, а V i S – тільки службову. Службова частина займає один байт. Якраз в таблиці подана службова частина.
Всі І-кадри з метою реалізації підтвердження приймання нумеруються; оскільки на номер кадру відводиться тільки 3 біти, нумерація іде за модулем 8.
s-розряди і u-розряди – це біти, які ідентифікують функцію S-кадру або V-кадру.
P/F – спеціальний біт, правила встановлення якого такі:
у відповідь на правильно прийнятий І-кадр з бітом Р=1 станція повинна передати у відповідь V- або S-кадр з бітом F=1;
якщо прийнято некоректно І- або S-кадр з бітом Р = 1, станція повинна відправити V-кадр з бітом F = 0.
Усі кадри можна поділити на команди та відповіді. Команди показують що робити, а відповіді надсилаються після одержання команди. Деякі кадри можуть бути тільки командами, інші – тільки відповідям, а ще інші – і командами, і відповідями.
Протоколи мережного
та транспортного рівнів
Анальний рівень забезпечує зв’язок між двома сусідніми станціями в одній мережі. Якщо ж треба сполучити кілька станцій з проміжними вузлами опрацювання або одну локальну мережу з іншою мережею – локальною чи глобальною, – використовується мережний рівень. Одна з головних функцій мережного рівня – побудова маршруту руху пакета в мережі з багатьма вузлами, тобто функція маршрутизації.
Транспортний рівень пов’язує окремі процеси на зв’язку вузлів в мережі.
EMBED Visio.Drawing.6
Рис. Структура зв’язків анального, мережного і транспортного рівнів.
Мережний рівень
Призначений для організації зв’язку станцій, приєднаних до різних логічних аналів і можливо роз’єднаних іншими логічними аналами. Функції мережного рівня головним чином полягають у вибиранні послідовності аналів між станціями під час передавання протокольного блоку даних на рівні мережі, тобто пакета. Історично перші протоколи рівня мережі були розроблені для глобальних мереж, бо вони багато вузлові. Основна проблема в таких мережах – досягнення ефективної маршрутизації. Виникли дві стратегії передавання:
данограма,
віртуальні анали.
Данограмна – це така транспортна мережа, в якій передаються окремі непов’язані між собою пакети, подібно до того, як функціонує звичайна пошта.
Мережі віртуальних аналів перед початком передавання між парою процесів налагоджується постійне сполучення – віртуальний анал, який функціонує протягом усього сеансу зв’язку (подібно до звичайного телефону).
Данограмна мережа надсилає пакети значно швидше, ніж мережа віртуальних аналів, але нема гарантії, що пакет дійде до адресата, тобто порядок надходження пакетів випадковий.
В мережі віртуальних аналів зв’язок повільніший, але є гарантія, що пакет дійде до адресата. Порядок надходження пакетів зберігається. Якщо вузол переповнений, то надходження пакетів від джерела припиняється.
Протоколи мережного рівня
Протокол X.25/3
ISO 8208
Описує данограмно-віртуальну мережу (мережу віртуальних аналів), у якій за певних умов можна передавати данограми. Відповідно до протоколу у транспортній мережі між абонентами налагоджується тимчасові (на один сеанс зв’язку) та постійні віртуальні транспортні анали.
Тимчасовий анал називається віртуальним викликом, а постійний – віртуальним ланцюжком. Кожному віртуальному виклику або ланцюжку присвоюється номер групи віртуальних аналів (від 0 до 15) і номер окремого віртуального аналу (від 0 до 255). Номера віртуальних викликів змінюються циклічно по мірі їх створення і знищення. Номера віртуальних ланцюжків зберігаються довше. Структура мережної адреси така:
Після налагодження віртуального аналу пакети передаються по-чегрово. Механізм підтвердження і виправлення помилок аналогічний механізму HDLC. Структура пакета віртуального виклику така:
Між мережний допоміжний протокол фірми Xerox — XSIS
(Xerox System Integration Standards)
Це набір протоколів мережного та анального рівнів, спеціально призначений для локальних мереж. Був запропонований в 1981 році.
Такий протокол призначений для обслуговування систем, які об’єднують одну або кілька мереж архітектури Ethernet, які сполучені орендованими аналами зв’язку глобальних мереж, що побудовані за стандартом X.25. Максимальна кількість проміжних аналів між двома віддаленими локальними мережами не більше 14. Дані та інформація керування передаються у вигляді між мережних данограм. Структура пакета данограми така:
EMBED Visio.Drawing.6
Цей пакет може стати елементом кадра і передаватись на анальному рівні. Адреси одержувача і відправника мають таку ієрархічну структуру:
Номер мережі
v
Номер станції
v
Порт
Номер мережі може задавати мережу типу Ethernet або будь-яку іншу, в яку надсилають пакет.
Номер станції – внутрішня адреса станції в мережі, оскільки структура адреси ієрархічна, о номери станції в окремих мережах можуть дублюватись. Можна також надіслати пакет усім станціям мережі одночасно. Для цього є спеціальний номер.
Порт – це точка контакту з транспортним рівнем. Номер визначає певну програму або модуль опрацювання, якому призначено пакет. Номер порту – 16 біт.
Тип пакета – це поле, призначене для вибору відповідного транспортного протоколу. Для цього визначені певні кадри.
Байт керування транспортуванням в старших 4-ох бітах має лічильник кількості передавань пакета з однієї мережі в іншу. Пакет, який надходить, у 16 за порядком модуль маршрутизації, знищується. Це дає змогу ліквідувати за циклювання пересилань пакета у великих мережах.
Транспортний рівень
Цей рівень керує взаємодією процесів, а не станцій, мереж або аналів. Відповідно до міжнародного стандарту протокол транспортного рівня повинен задовольняти такі вимоги:
забезпечувати наскрізне передавання. Тобто характеристики транспортного сервісу не залежать від типу комунікаційної мережі або мереж.
користувач транспортного рівня має змогу вибрати якість сервісу, що передбачає вибір перепускної здатності, транспортної затримки, коефіцієнта невиявлених помилок і т. п.
транспортний рівень є прозорим, тобто не залежить від форматів та кодів інформації, яка передається
адресація на транспортному рівні не залежить від адресації на інших рівнях. Транспортні об’єкти мають унікальні адреси.
Головні функції транспортного рівня такі:
налагодження сполучень
узгодження партнерами якості сервісу
передавання звичайних даних
передавання термінових даних
керування потоками блоків даних
аварійне розірвання сполучень
нормальне завершення сполучень
Під час вибору якості сервісу узгоджують застосування таких функцій:
забезпечення кількох транспортних сполучень з одним мережним( функція мультиплексування) або навпаки – одного транспортного з кількома мережними
вибір оптимального розміру транспортних блоків
використання функції виявлення та виправлення помилок
узгодження допустимої частоти помилок, тобто втрати, дублювання або спотворення даних
здатність транспортного рівня до поновлення після збою
регулювання перепускної здатності сполучення
Існує 5 класів транспортного сервісу:
Клас „0” призначений для використання в найкращих системах. Він налагоджує транспортне сполучення, керує ним. Але цей клас не перевіряє правильність переданої інформації, не виправляє помилок, не дає змоги застосовувати функцію мультиплексування.
Клас „1” виконує всі функції класу 0, а також гарантує контроль інформації з виявленням та виправленням помилок.
Клас „2” - всі функції класу 0 і допускає мультиплексування.
Клас „3” комбінація класів 1 і 2. Сумісний з класами 0 – 2.
Клас „4” виконує найповніший набір функцій: мультиплексування, найповніше виправлення помилок, перевіряє та формує прийняту послідовність блоків даних, забезпечує роботу на мережному рівні не тільки віртуальних аналів, але й дано грам
Досить часто один мережний рівень підтримує кілька різних транспортних протоколів, які забезпечують різні рівні обслуговування. Практично використовуються такі різновиди транспортних потоків:
передавання суцільного потоку даних з малою затримкою відповіді( використовується в цифровій телефонії та для передавання графічної інформації)
передавання дано грам з квитанціями(використовується для організації доступу для до файлів деяких видів)
передавання нумерованих пакетів(застосовується для транспортних файлів і електронної пошти)
Набір протоколів XSIS має кілька транспортних протоколів, зокрема:
Протокол „луна”(ехо)
Призначений для перевірки цілісності мережі та готовності станцій до взаємодії. Структура пакету така:
Станція, яка прийняла пакет протоколу „луна” здійснює в полі операцій код запиту на код відповіді і надсилає пакет станції – відправнику. Якщо пакет спотворено, то повідомлення про це передають засобами протоколу „помилка”
2. Протокол „обмін пакетами”
Використовується для таких операцій, як запит про стан станції або про час роботи під час доби. Він не забезпечує цілісності даних та надійності передавання.
Поле „Ідентифікатор” ідентифікує номер поточного обміну, а поле „Тип користувача” відповідає порту призначення. Відправник, який надіслав запит, очікує на відповідь. Якщо відповіді немає, то запит повторюється.
Протокол „нумеровані пакети”
Це протокол віртуального виклику, який підтримує взаємодію процесів. Він дає змогу надсилати повідомлення, які складаються з багатьох пакетів, гарантує цілісність і правильну їх послідовність, а також організовує повторне передавання спотворених пакетів. Дані пересилаються як між мережні данограми.
Поле „ідентифікатор зв'язку” призначене для адресування. Спочатку, щоб налагодити віртуальний виклик, станція відправляє пакет з ідентифікатором відправника – ідентифікатор одержувача може бути невідомий – на адресу потрібного порту. Станція-одержувач записує свій ідентифікатор у перший пакет відповіді. Далі відбувається передавання пакетів інформації. Правильність приймання підтверджує інформація в полі „номер підтвердження”. Квитанції приймання можуть відсилатись як на окремий пакет, так і на групу пакетів. Виняток становлять пакети з бітом „відсилати підтвердження”. Квитанції для таких пакетів відсилаються негайно.
Поле „максимальний номер” призначене для керування потоком. Станція-одержувач дає передавачу максимальний номер, яким вона може скористатись для нумерації пакетів. Значення цього поля змінюється після кожного надсиланням квитанції. В полі „послідовний номер” записують номер пакета, який надсилають.
Поле „тип потоку даних” призначене для протоколу сеансового рівня. Поле „керування зв’язком” має 1 байт. Четвертий біт „кінець повідомлення” також призначений для протоколу верхнього рівня. По ньому можна зафіксувати кінець повідомлення, яке складається з багатьох пакетів. Це може бути логічний запис, фізичний блок на диску і т. п. х.
Для завершення віртуального виклику в полі „тип потоку даних” записується код 254, на що станція-одержувач відповідає значенням у цьому полі 255.
Пакет може не мати даних, а бути системним. Його використовують для підтвердження і керування потоком. Пакет з бітом „увага” відразу передається протоколу верхнього рівня.
Методи маршрутизації
Проблема маршрутизації полягає у виробленні маршруту, за яким рухається пакет у багато вузловій мережі. Цей маршрут повинен задовольняти певним вимогам. Найчастіше треба мінімізувати час проходження пакета мережею. Маршрутизацію переважно забезпечує розміщення у вузлах мережі маршрутної інформації або маршрутних таблиць та програм, які реалізують алгоритм маршрутизації. Тобто залежно від адреси призначення та маршрутної інформації. Маршрутизація буває таких типів:
SHAPE \* MERGEFORMAT маршрутизація проста складна випадкова лавинна детермінована адаптивна гібридна За досвідом Якнайшвидше передавання Локально - адаптована розподілена централізована
Прості методи
Не потребують у вузлах мережі маршрутних таблиць та складного ПЗ.
Випадкова полягає у тому, що вузол, який одержав транзитний, тобто не призначений йому кадр, пересилає його у один зі своїх вихідних аналів. Анал вибирається випадково та рівно ймовірно. Для запобігання безмежному блукання пакета в мережі в нього вмонтовують лічильник кількості пройдених вузлів. Якщо значення лічильника перевищує певне число – пакет знищується. Такий метод не є оптимальним, не гарантує передавання пакета адресату і створює значний додатковий трафік у мережі.
Лавинна – кожен вузол передає транзитний пакет у всі вихідні його анали. Як і в попередньому випадку кожен пакет має лічильник кількості пройдених вузлів. Генерується значний додатковий трафік, але є повна гарантія передавання пакету.
Складні методи
Детерміновані передбачають використання таблиць маршрутизації або наборів таблиць, які не змінюються залежно від стану мережі, або їх змінюють вручну.
При адаптивній підхід більш гнучкий: маршрутна інформація може змінюватись від завантаження окремих ланок, виходу її з ладу і т. п. х. Слабою стороною є неможливість передбачити стан мережі, оскільки маршрутна інформація старіє.
Метод за досвідом. Спочатку транзитні пакети кожного вузла спрямовуються у випадкові вихідні анали. Кожен пакет, окрім адрес відправника і одержувача, містить також лічильник кількості пройдених аналів. Вузол аналізує цю інформацію і будується таблиця найближчих вузлів у випадку надсилання пакета до конкретного абонента. Після закінчення побудови таблиць, вузол працює в режимі детермінованої маршрутизації.
Централізована маршрутизація
В таких мережах є центральна інстанція, в яку усі вузли передають інформацію про завантаженість аналів і наявність черг. На підставі такої інформації така інстанція розраховує таблиці маршрутизації і пересилає їх усім вузлам мережі. В такому випадку генерується невеликий додатковий трафік.
Недоліки:
Інформація у вузлів старіє
Надійність мережі залежить від надійності сервера централізованої маршрутизації
Протоколи сеансового рівня
Головним завданням сеансового рівня є організація обміну інформацією між об’єктами прикладного рівня за посередництвом об’єктів рівня відображення. Цей обмін відбувається як послідовність окремих діалогів сеансів. Усі функції сеансового рівня можна розділити на такі 2 групи:
функції налагодження або розірвання сеансу;
функції нормльного передавання;
функції нестандартних ситуацій.
1.Функції налагодження або розірвання сеансу
Під час налагодження сеансу виконуються такі операції:
визначається місце де потрібна функція або потрібні дані;
налагоджується зв’язок із станцією, яка має необхідну функцію або дані і одержує її згоду на проведення сеансу;
приміряють чи мають станції необхідні для взаємодії ресурси, необхідний об’єм пам’яті, буфери та ін;
перевіряються станції щодо наявності потрібного програмного забезпечення;
обмінюються інформацією про протоколи, які будуть використані.
В найпростішому випадку для налагодження сполучення необхідна пара пакетів: запит на сполучення і підтвердження сполучення, і відповідно, запитна розірвання, підтвердження розірвання.
У більш складних стуаціях необхідно виконувати пройедуру зв’язування (bind). Ця процедура розпочинається з того, що сеансові об’єкти обмінюються інформацією про протоколи, які будуть використані, ресурси сеанса (буфера пам’яті, ємність дискового простору для файлів та ін.), режим обміну і формати інформації, тобто узгоджуються параметри передавання. Якщо узгодження досягнуто, то об’єкти обмінюються командами bind і це завершує етап зв’язування. Після завершення зв’язування починається сеанс зв’язку.
2.Функції нормального передавання;
Під час передавання можуть виконуватись функції:
відображенння та перетворення виразів на мовах високого рівня або запитів протоколів транспортного рівня;
співставлення запитів та відповідей на ці запити;
керування чергами повідомлень та їх пріорітетами;
поділ повідомлень на частини, якщо вони задані для транспортного рівня і зворотне їх об’єднання;
робота з порядковими номерами пакетів, якщо транспортна підсистема не забезпечує правильної послідовності їх передавання;
керування потоком і темпом передавання;
керування використанням ресурсів;
розподіл повідомлень на звичайні та термнові. Термінові повідомлення необхідні для виконанння деяких процедур керування. Для передавання термінових повідомлень не треба дозволу і їх відправляють поза чергою. Для керуванням використанням ресурсів під час передавання призначається процедура передавання повноважень. Ця процедура має на меті запобігти конкурування декількох об’эктів сеансового рівня для захоплення одного ресурсу. Для керуванням цим процесом вводиться поняття ознаки. Ознака – це атрибут сеансового сполучення, який динамічно призначається в кожний момент часу тільки одному користувачу сеансового рівня і це дає йому права користувнням певним ресурсом.
Керування темпом у сеансовій системі гнобхідне для ефективної роботи приєднаних до системи пристроїв, кожен з яких має свою ефективну швидкість роботи. Так буфер пристрою має обмежену ємність. Кожне обладнання має свої часові параметри і характеристики доступу на які требе звертати увагу. Узгодження часових параметрів під час процедури зв’язків, а під час передавання даних система враховує часові параметри для керування темпом передавання.
3. функції нестандартних ситуацій.
Для заезпечення надійності роботи сенсовох підсистеми і нестандартних ситуаціях передбачені такі функції і операції:
контроль за групами операцій;
відновлення під час поновлення робот транспортної підсистеми без розірвання сеансу;
забезпечення якщо потрібно примусового завершення сеансу із збереженням цілісності даних;
рестарт з контрольних точок та синхронізації;
розробка варіантів можливої роботи в ручному режииі під час масових відказів системи.
Усі відкази і помилки, які виникають на сеансовому рівні можна розділити на такі, що потребують відміни сеансової привязки та такі, що їх можна нейтралізувати за допомогою невеликих коректив. Можливість сеансового рівня автоматчно відновлюватись хараткеризує його живучість. Для реалізації сеансового рівня не обв’язково виконувати всі функції. Стандарт визначає для цього функціональні блоки, тобто логічні набори пов’язують між собою функції. Визначають такі блоки:
базовий;
узгоджене вивільнення ознак;
дуплексний і напівдуплексний;
передавання службових і термінових даних;
головної синхронізації;
керування діяльністю та інші
На сеансовому рівні обов’зково треба реалізувати блок, який передбачає функції налагодження і розірвання сеансу і передавання інформації.
Стандарт ЕСМА-75 визначає 4 класи сервісу для сеансового рівня:
Клас А: налагодження сполучення, їх ідентфікація, надсилання підтверджень про цілісність і безпомилковість інформації.
Клас В: взаємодія з протоколюванням віртуального інтерфейсу. Вибір дуплексної або напівдуплексної форми передавання. Можливість передавання великих неподільних повідомлень.
Клас С: організований в діалогу із синхронізацією для протокола віртуального файла. Керування роботою за допомогою передавання повноважень.
Клас D: визначає спрощені процедури діалогу для простих прикладних процесів.
Вибір класу сервісу відбувається під час виконання процедури зв’язку (bind).
Протоколи рівня відображення та прикладного рівня
Протоколи рівня відображення призначені для відображення та перетворення даних у вигляді зручному для різноманітних прикладних процесів. Міжнародні організації із стандартизації в основу означення сервісу відображення поклали принцип контекстаю.
Контекст – це набір форм опису даних, які використовуються в конкретному сеансі передавання. Рівень відображення визначає кількість контекстів і дає змогу вибрати той, який потрібний у конкретному сеансі. Головні види сервісу за представлення ISO такі:
налагодження та розірвання сполучень на рівні відображення;
вибір потрібних кортекстів;
передавання форматованої інформації користувачу;
контроль передаваних даних.
Європейська асоціація виробництва комп’ютерів розробила стандарт для рівня відображення : ЕСМА-86, який визначає головні принципи відображення даних і координує структури інших стандартів.
Групи функцій:
редагування;
забезпечення діалогу;
віртуальні операції та прозорості;
стиснення;
безпеки та контролю.
Протоколи прикладного рівня
Забезпечує різні форми взаємодії прикладних процесів. На цьому рівні ISO рекомендує такі протоколи:
FTAM (File Transmission Application Method) – керування передаванням файлів;
JTM (Job Transmission Method) – передавання завдань;
VTSP (Virtual Terminal Service and Processing) – керування передаванням файлів.
В основі передавання і керування файлами лежить принцип віртуального файлосховища. В цій моделі абстрактно описані структура файла і його характеристки, і означено процедури доступу користувача до файлів. Передавання та опрацювання завдань грунтується на віддалених у введенні та виведенні програм з використанням зовнішніх пристроїв віддалених комп’ютерів. В цьому випадку користувач повинен технічні засоби та мови керування завданнями тієї станції на яку він передає дані. Сервіс віртуального термінала призначений для роботи користувачів перерміналів з процесами різних робочих станцій. Форма обміну інформції – діалог коротких повідомлень.
Стандарт ЕСМА-85 визначає протокол віртуального файлу. В ньому визначається загальна модель файлу незалежну від комп’ютера і операційної системи. Сервіс цього стандарту поділяється на 2 категорії:
правила доступу до віртуального файлу або його частини;
процедури керування віртуальними файлами.
Адресація файлів дворівнева. Перша адреса визначає ім’я файла. Крім того містить інформацію про захист файлу від несанкціонованого доступу. Для нього протоколом передбачене ведення списку осіб, які мають певні права. На прикладному рівні визначають такі групи функцій:
виконання макрокоманд;
керування програмами;
функції доступу до файлів;
функції оплати.
Протокольні стеки
Конкретна реалізація набору протоколів називається протокольним стеком. Цей набір підтримують усі рівні зваємодії відкритих систем. Найбільш поширені протокольні стеки це TCP/IP і SPX/IPX.
TCP/IP – використовується в мережах під керуванням операційних систем Unix і в мережі Internet.
SPX/IPX – використовується у продуктах фірми Novell.
Структура мережі стеку протоколу TCP/IP.
EMBED Visio.Drawing.6
Мережу TCP/IP характеризують як об’єднання локальних мереж. Окремі локальні мережі сполучені через маршрутизатор. Кожна локальна мережа має унікальну адресу. Комп’ютери в локальній мережі називаються host. Кожен host має унікальну адресу. Оскільки мережа протоколу TCP/IP об’єднує декілька локальних мереж в англійських термінах її називають internet. Велика корпоративна мережа, яка побудована за принципом та з використанням програмного забезпечення internet називається intranet. Така ж корпоративна мережа, але з великим ступенем взаємодії з зовнішніми мережами назвається extranet.
Структура протокольного стека TCP/IP
13.11 – перша половина
Протокольний стек SPX/IPX
Використовується в мережах фірми Novell. Орієнтований на сполучення як в окремих локальних мережах, так і в їхніх об’єднаннях, тобто в мережах класу Internet. В цьому стеку використовуються протоколи та елементи протокольних архітектур фірми Xerox. Стек SPX/IPX визначений як міжмережний, транспортний та данограмний.
IPX – це простий данограмний протокол мережного рівня, який не гарантує передавання пакету адреси. Формат IPX пакета збігається з форматом пакета міжмережної данограми фірми Xerox. SPX, який грунтується на протоколі IPX, також забезпечує надійне передавання пакетів та їх послідовностей. Їх надходження в SPX пакеті до IPX пакета додається 12-байтне поле керування. Схема адресації в стеку SPX/IPX; адреса складається з таких частин:
адреса хоста – 48 біт;
номер мережі – 32 біти;
номер порта – 16 біт (ще називається номером гнізда або сокета, він ідентифікує процес верхнього рівня, якому призначається пакет).
Технології локальних мереж
Існує багато архітектур локальних мереж.
Технологія Ethernet
В мережі Ethernet реалізується метод доступу з контролем несучої/виключнення колізії (МДКН/ВК). Усі параметри протоколу Ethernet підібрані таким чином, щоби при нормальній роботі вузлів мережі колізії завжди чітко розпізнавались. Саме для цього мінімальна довжина поля даних кадру повинна бути не менша 46 байт, що разом із службовими полями дає мінімальну довжину кадра в 72 байти (576 біт).
Довжина кабельної системи вибирається таким чином, щоб за час передачі кадра мін’єтної довжини, сигнал колізії встиг би досягнути найбільш віддаленого вузла мережі. Тому при швидкості передачі 10 Мбіт/с, максимальна відстань між двома довільними вузлами мережі не повинна перевищувати 2500 м. З ростом швидкості передачі кадрів в мережі із вдосконаленням мережі Ethernet максимальна довжина відстані між двома довільними вузлами зменшується пропорційно швидкості роботи мережі. Так, мережа швидкого Ethernet має довжину 210 м., а мережа Gigabit Ethernet – 25 м. Для звичайного Ethernet із швидкістю 10 Мбіт/с, незалежно від варіанта фізичного середовища, треба виконувати таке обмеження:
максимальна відстань між двома довільними вузлами – 2500м;
в мережі має бути не більше 1024 вузли.
Кожний варіант фізичного середовища додає до цих двох обмежень свої обмеження.
Операції передавання передавання та приймання кадрів в мережі Ethernet.
Операції передавання передавання та приймання кадрів в мережі Ethernet такі:
станція, яка хоче передати кадр, повинна спочатку, за допомогою протоколів MAC-рівня запакувати дані в кадр відповідного формату. Потім для виключення перемішування сигналів із сигналами іншої передаючої станції MAC-вузол повинен прослуховувати електричні сигнали на кабелі і у випадку виявлення несучої частоти 10 МГц або 100МГц або 1ГГц відключити передавання свого кадру;
після завершення передачі по кадру, станція повинна зробити невелику додаткову паузу, яка називається міжкадровий інтервал. Це дозволяє вузлу призначення прийняти і обробити кадр, який передається, і після цього почати процедуру передачі свого кадру;
одночасно з передачею бітів кадру, приймач-передавач вузла слідкує за бітами, що приймають по спільному кабелю, для своєчасного виявлення колізій. Якщо колізію не виявлено, то передається весь кадр, після чого МАС-рівень вузла готовий прийняти кадр з мережі або від рівня LLC;
якщо фіксується колізія, то МАС-вузол припиняє передачу кадру і посилає JAM-послідовність, яка підсилює стан колізій. Після посилки в мережу JAM-послідовності, МАС-вузол робить випадкову паузу і намагається повторно передати свій кадр. При повторних колізіях існує максимальне можливе число спроб повторної передачі кадру (attempt limit), яке дорівнює 16. Після чого фіксується помилка передачі кадру, а повідомлення про помилку передає протокол верхнього рівня;
для того, щоб зменшити інтенсивність колізій, кожний МАС-вузол з кожною новою спробою випадковим чином збільшує тривалість менопаузи між спробами. Тривалість менопаузи визначається на основі усіченого двійкового експоненціального алгоритму відтермінування. Менопауза завжди складає ціле число так званих інтервалів відтермінування;
інтервал відтермінування (Slow time) – це час, напротязі якого станція гарантовано може визначити, чи є в мережі колізія. Цей час тісно пов’язаний з іншими важливими часовим параметром мережі – вікном колізій;
Вікно колізій (collision window) – дорівнює часу дворазового проходження сигналу між найбільш віддаленими вузлами мережі. Це найгірший випадок затримки, при якому станція ще може виявити колізію. Інтервал відтермінування вибирається рівним величині вікна колізій+деяка додаткова затримка для гарантій:
EMBED Equation.3
Таке співвідношення прийнято стандартом IEEE 802.3. Більшість часових інтервалів вимірюють в кількості міжбітових інтервалів, величина яких при швидкості передачі 10 Мбіт/с складає 0,1 мкс І дорівнює часу передачі одного біта. Величина інтервалів відтермінування в цьому стандарті визначена величиною 512 бітових інтервалів і розрахована на максимальну довжину кабеля 2500 м. Величина 512 бітових інтервалів визначає і мінімальну довжину кадру – 64 байти, оскільки при кадрах меншої довжини станція може передати кадр і не встигнути виявити факт виникнення колізій через те, що спотворені колізією сигнали дійдуть до станції. У найгіршому випадку, після завершення передачі, такий кадр буде просто втрачений.
Основні параметри передачі кадрів такі:
Використовуючи ці параметри, можна розрахувати максимальну продуктивність сегменту мережі Ethernet в таких одиницях як кількість переданих пакетів мін’єтної довжини в секунду (packets per second - PPS). Кількість пакетів, що обробляються Ethernet в одну секунду часто використовуються при оцінці продуктивності, наприклад, маршрутизаторів, які вносять додаткову затримку при обміні між вузлами. Тому цікаво і корисно оцінити чисто максимальну продуктивність сегмента Ethernet в ідеальному, коли на кабелі немає колізій і немає додаткових затримок. Оскільки пакет мін’єтної довжини разом з преамбулою складає 72 байти або 576 біт, то на його предачу витрачається 57,6 мкс. Якщо добавити міжкадровий інтервал 9,6 мкс, отримаємо, що період надходження мінімальних пакетів дорівнює 67,2 мкс, а це відповідає максимально можливій пропускній здатності мережі Ethernet 14880 PPS (для мережі в 10 Мбіт/с).
Формат кадрів технології Ethernet
Формат кадра МАС-рівня дає стандарт ІЕЕЕ 802.3, а формат LLC-рівня – ІЕЕЕ 802.2. Кадр рівня LLC вкладається в кадр МАС-рівня, тому за прийнятим стандартом в мережі Ethernet може використовуватись тільки єдиний варіант кадра анального рівня, утворений комбінаціями заголовків МАС і LLC-підрівня. На практиці існує 4 типи заголовків, які склались історично. Більшість мережних адаптерів, мостів і маршрутизаторів вміє працювати з усіма форматами кадрів. Заголовок кадра – це весь набір полів, які відносяться до анального рівня і цей стандарт ІЕЕЕ 802.3 визначає такі поля заголовків:
Поле преабмули складається з 7 байт, кожний байт вміщує однакову інформацію (“10101010”). При манчестерському кодуванні ця комбінація представляється у фізичному середовищі періодичним хвильовим сигналом. Преамбула використовується для того, щоб дати та можливість трансівера перейти у стійку синхронізацію з тактовим сигналом, які приймаються.
Початок-обмежувач складається з одного байту – “10101011”. Поява цієї комбінації є вказівкою на приймання кадру, яке має відбутися. Адреса отримувача може бути довжиною в 2 або 6 байтів. Це так звана MAC-адреса отримувача. Перший біт – ознака того, чи є адреса індивідуальною або груповою. Якщо 0 – це адреса певної станції, якщо 1 – це групова адреса декількох, можливо всіх, адрес мережі.
При широкомовній адресації усі біти поля адреси встановлюються в 1. Загальноприйнятим є використання 6-ти байтових адрес. Адреса відправника – це 2-х або 6-ти байтове поле, яке вміщує поле адреси відправника. Поле довжини – двобайтне і визначає довжину поля даних в кадрі. Поле даних може становити від 0 до 1500 байт, але якщо довжина поля менша 46 байт, то використовуються поле заповнення. Поле заповнення складається з такої кількості байтів, яке забезпечує мінімальну довжину поля даних – 46 байт. Це забезпечує коректну роботу механізму виявлення колізій. А якщо довжина поля достатня – поле доповнення відсутнє.
Поле контрольної суми (4 байта) вміщують значення, яке обчислюється за певним алгоритмом - так званий поліном CRC-32. Цей поліном дозволяє виявити помилки. Після отримання кадра, робоча станція виконує власне обчислення, потім виконуються порівняння і визначається, чи був створений код, чи не був.
Архітектура і типова реалізація локальної мережі Ethernet
Фізичні специфікації технології Ethernet
Технологія 10Base 5
Використовується коаксіальний кабель в якості фізичного середовища діаметром 0,5” (товстий). Хвильовий опір – 50 Ом. Максимальна довжина 1 сегмента мережі – 500м без повторювачів.
Технологія 10 Base 2
Фізичне середовище коаксіальний кабель 0,2” (тонкий). Хвильовий опір – 50 Ом. Максимальна довжина 1 сегмента без повторювачів – 180м.
Технологія 10 Base T
Фізичне середовище – скручена пара (UTP). Утворюється зіркова типологія між концентратором і кінцевим вузлом – не більше 100м.
Технологія 10 Base F
Фізичне середовище – волоконнооптичний кабель. Типологія аналогічна 10 Base Т. Максимальна довжина 1 сегмента – до 2000м, є декілька різновидів цієї технології.
(Розшифровка 10 – 10 Мбіт/с; Base – передавання ведеться на одній несучій частоті (10). Якщо використовується декілька несучих частот, то тоді має місце широкополосна передача (broad band).
Технологія 10 Base 5
Трансівер встановлюється безпосередньо на кабелі і живиться від мережного адаптера комп’ютера. До одного кабелю підключається не більше 100 трансіверів скручених пар кабелю AUI.
Функції трансівера:
1. Приймання та передавання даних з кабелю на кабель.
2. Визначення колізій.
3. Електрична розв’язка між кабелем і іншою частиною адаптера.
4. Захист кабелю від некоректної роботи адаптера.
5. Контроль балакучості (Jabber control).
При виникненні несправностей в адаптері може виникнути ситуація коли на кабель буде неперервно передаватися послідовність випадкових сигналів. В результаті робота мережі буде заблокована одним не справленим адаптером. Щоб цьому запобігти на виході передавача ставиться пристрій, який перевіряє кількість бітів переданих пакетів. Якщо максимальна довжина пакета переведена , то ця схема від’єднує вихід передавача від кабелю.
Структурна схема трансівером така:
EMBED PBrush
Детектор колізій визначає наявність колізій в кабелі слідкуючи за підвищенням рівнем постійної складової сигналів. Якщо постійна складова перевищує певний поріг, то це означає , що на кабель працює більш ніж 1 передавач.
Преваги:
хороша захищеність кабеля від зовнішніх факторів.
Досить велика відстань між вузлами. Не менше 2,5м між двома робочими станціями.
Можливість досить вільного переміщення станцій в межах кабелю AUI. (не більше 500м).
Недоліки:
Висока вартість кабелю.
Складність прокладки кабелю.
Необхідність спеціального інструмента ля прокладки кабелю.
При пошкоджені кабелю зупиняється вся мережа.
Необхідно заздалегідь забезпечити підводку кабелю до всіх робочих місць.
Ця технологія є „Відмираючою”
Технологія 10Base 2
Трансівер знаходиться безпосередньо на платі адаптера. В одному сегменті знаходиться до 30 станцій. Кабель під’єднано безпосередньо до мереженого адаптера і це робить ускладнено заміну позицій відносно кабелю.
Недоліки:
Багато механічних з’єднань.
Кожний користувач має доступ до роз’ємів.
Треба створювати запас кабелю при формуванні мережі.
Загальний недолік цих двох технологій – відсутність оперативної інформації про стан моно аналу. Для цього існує спеціальний пристрій кабельний тестер , який дозволяє виявити несправності в цій системі. Мінімальна відстань між станціями – 1м.
Технологія 10 Base Т
Було прийнято в 1990р. Основою побудови мережі стандарту 10Base T є концентратор або Hub. Блок-схема концентратора така:
EMBED PBrush
В цій технології кабель (фізичне середовище) – це подвійна неекранована скручена пара UTP. Станція (PC) з’єднується за допомогою багатопортового повторювача або концентратора. Одна пара провідника використовується для передачі даних від станції до повторювача, другапара навпаки. Концентратор виконує функції повторювача сигналів – підсилення за потужністю на всіх відрізках скручених пар під’днуються до його портів. Так, що утворюється єдине середовище передевання даних – моноанал, або фізичне кільце моноаналу.
Повторювач виявляє колізію в сегменті у випадку одночасної передачі сигналу по декільком своїм Rx входам і посилає Jamp послідовності на всі свої Tx виходи. Максимальна відстань відрізка скрученої пари між двома безпосредніми своїми вузлами не більше 100м. при використанні скрученої пари не нище категорії 3.
При створені мережі концентратори можна з’єднувати в дерево:
В загальному випадку має місце првило 4-ох хабів. Із врахуванням кожної можливої довжини 4-ох сегментів можна визначити коректність мережі.
Преваги:
Дешевий кабель який легко прокладається.
спільний фізичний кабель розподіляється на окремі кабельні відрізки. Ці відрізки утворюють спільний домен колізій. Їх фізичний розпоіл дозволяє контролювати їх стан і при небхідності відключити. Це значно спрощує експлуатацію великих мереж Ethernet.
Концентратор автоматично виконує функції контролю за доменом колізій . 10Base Т – найбільш розповсюджена мережа.
Технологія 10Base F
Середовище передачі даних - оптоволокно. Функціонально складається з таких самих елементів, що і 10Base T. Тобто мережеві адаптери, концентратори, відрізки кабеля для з’єднання адаптера з портом повторювачів.
Використовується 2 типи оптоволокна. В цій технології є декілька повторювачів.
10 Base F
Найбільш старий із них є: FOIRL (Fiber Optic Inter Repeated Link). Він гарантує довжину між вузлами до 1км. при загальній довжині – 2.5 км.
Стандарт 10 Base FL
Його призначення з’єднання кінцевих вузлів мережі із концентраторів. Працює з оптоволоконних сегментів до 2000м. при загальній довжині мережі не > 2.5 км. максимальне число повторювачів – 4.
Стандарт 10 Base FВ.
Цей стандарт призначений для магістрального з’єднання повторювачів. Дозволяється мати в мережі до 5 повторювачів, при максимальній довжині сегментів - 2000м і довжина мережі – 2740м. Повторювачі, які з’єднуються за цим стандартом постійно обмінюються спеціальними послідовними сигналами, які відмінні від сигналів кадрів даних і які використовуються для виявлення відказів своїх портів. Тому концентратор цього стандарту можуть підтримувати стандартні зв’язки, автоматично переходити на резервний порт при виявленні відказу основного порта за допомогою тестових спеціальних сигналів.
Концентратори цього стандарту передають як дані, так і сигнали простою лінією синхронно. Тому біти синхронізації кадра не потрібні і не передаються.
Цей стандарт ще називається синхронний Ethernet.
10Base FL і 10Base FB не сумісні між собою.
Fast Ethernet
У зв’язку з розвитком технологій виготовлення концентраторів які працюють на великих тактових частотах, сегменти створюють за технологією 10 мегабіт Ethernet виявилися перевантаженими. Якщо раніше в ПК системна шина, яка створена за стандартаими ISA(8 Мб/сек) і EISA(32 Мбайт/сек ), то при використанні 10 мегабітного Ethernet. При таких системних шинах пропускна здатність 10 – мегабіт Ethernet складає 1/8 або 1/32 системної шини, або аналу память-диск.
Це узгоджувалось із співвідношенням обсягів локальних даних нашого ПК і зовнішніх даних для цього ПК. То із впровадженням нових процесорів, які використовують, наприклад шину РСІ (133 мегабайт/сек), це співвідношення стало 1/133, що явно замало. Тому в 1992 році утворилася група FASt Ethernet Aliance. Її мета – зберегти метод доступу Ethernet, тим самим зберегти основні принципи технології. Вони запропонували стандарт IEEE 802.3u. його назвали FAST Ethernet або 100 Base.
Відмінність FAST Ethernet від Ethernet зосереджена на фізичному рівні.
EMBED Visio.Drawing.6
Рис2.
Підрівні LLC i MAC не зазнали зміни у порівнянні із звичайним Ethernet і тим самим забезпечили спадковість. Більш складною частиною фізичного рівня обумовлена тим , що в цій технології використовується 3 варіанти систем :оптоволокно двох – парна скручена пара категорії 5, 4-х, парнаскручена пара категорії 2. Відмінність кожного варіанта локальних систем в FAST Ethernet значно глибше ніж звичайних Ethernet. Міня ються не тільки кількість провідників, але і метод кодування. Всі варіанти FAST Ethernet створюються одночасно а не еволюційно, тому була можливість детально визначити ті підрівні фізичного рівня, які не міняються і інші підрівні які є спеціально для кожного варіанту.
Переваги технології FAST Ethernet:
збільшення пропускної здатності сегмента мережі до 100 мб/с;
збереження методу доступу технології Ethernet;
збереження технології зірка з концентраторів і підтримка традиційних середовищ передачі даних.
Ці властивості дозволяють виконати поступовий перехід від технологій 100 Base та до FAST Ethernet не вимагаючи заміни обладнання у всіх вузлах мережі , в більшості випадків можливість зберегти кабельні системи і не вимагаючи ґрунтовних перепідготовки обслуговуючого персоналу.
Стандарт 100 base T встановив 3 групи спеціально для фізичного рівня:
100 Base ТХ – для двох парного кабеля неекранованої скрученої пари(UTP)категорії 5. Або екранованої скрученої пари (STP) категорії 1.
100 Base Т4 – для 4- х парного кабеля на нееранованій скрученій парі UTP категорії 3,4,5.
100 Base FX -для багато шарового оптоволоконного кабеля.
Формати кадрів технології FAST Ethernet
EMBED Visio.Drawing.6
Структура кадра 100 Base Т повторює структуру кадра 10 Base Т за винятком часових співвідношень. У зв’язку з тим, що види фізичного середовища відрізняються тільки ґрунтовно ніж в 10 Base структури фізичного рівня має більш складну структуру.
EMBED Visio.Drawing.6
PHY- пристрій фізичного рівня забезпечує кодування даних які проходять від МАС для передачі по кабелю певног типа, синхронізація даних, що передаються по кабелю, приймання і декодування даних у вузлі приймачі.
MII-підтримают незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між МАС підрівнем і підрівнем PHY він аналогічний AUI 10 Base T. Підрівень узгоджений необхідністю щоб узгодити роботу МАС з MII.
Цей інтерфес розташовано між MAC-підрівнем і підрівнем кодування сигналів, яких у Fast Ethernet є три: FX, TX, T4. Підрівень узгодження потрібен для того, щоб узгодити роботу підрівня MAC з інтерфейсом MII.
Передача даних через MII
MII викорисовує 4-х бітні порції даних для паралельної їх передачі між підрівнями MAC і підрівнем PHI. Цей анал передачі утворюється 4-х бітною шиною даних MII, яка синхронізується тактовим сигналом, що генерується MAC-підрівнем. Аналогічно анал передачі даних від PHI до MAC утворено іншою 4-х бітною шиною даних, яка синхронізується тактовим сигналом і сигналом приймання, що генерується підрівнем PHI. Якщо пристрій PHI виявив помилку в стані фізичного середовища, то він може передати повідомлення про це на підрівень MAC у вигляді сигналу “помилка приймання”. MAC-підрівень повідомляють про помилку пристрою PHI за допомогою сигналу “помилка передачі”.
Звичайно, повторювач, отримавши від PHI довільного порта “помилка сприймання” передає на всі порти PHI сигнал “помилка передачі”.
Метод кодування 4B/5B
В технології 10Mbit Ethernet використовують манчестерське кодування для представлення даних при передачі покадрово. В спеціалізації PHY FX/TX використовується потенціальний метод кодування 4B/5B. В цьому випадку кожні 4 біти даних MAC-підрівня представляються 5-ма бітами. Використання надлишкового біта дозволяє застосувати потенціальні коди при представленні кожного з п’яти біт у вигляді електронних або оптичних імпульсів.
У потенціальних кодів у порівнянні з Манчестерським кодуванням більш вузька полоса спектру сигналу і відповідно менші вимоги до полоси перепускання кадрів, але пряме використання таких кодів без надлишкового біта неможливе через погану синхронізацію приймача і джерела. При передачі довгої послідовності 1 або 0 напротязі довгого часу сигнал не змінюється і приймач не може визначити момент читання чергового біта. При використанні 5-ти біт для кодування 16-ти вхідних 4-х бітових комбінацій можна побудувати таку таблицю кодування, в якій довільний вихідний 4-х бітний код представляється 5-ти бітовим кодом, в якому чергуються 0 та 1-ці і таким чином забезпечується синхронізація.
Оскільки вихідні біти MAC підрівня повинні передаватися із швидкістю 100Мбіт/с, то наявність одного надлишкового біта примушує передавати біти результуючого коду 4B/5B із швидкістю 125Мбіт/сек, тобто міжбітна відстань пристрою PHI складає 8 нс.
Оскільки з 32-х можливих комбінацій 5-ти бітових порцій для кодування вихідних даних треба лише 16, то інші 16 комбінацій в коді 4B/5B використовуються для службових потреб. Наявність службових символів дозвилило використати в специфікації FX/TX схему неперервного обміну сигналами між передавачем і приймачем навіть при вільному стані передаючого середовища, на відміну від 10Base-T, де в незайнятому середовищі повністю відсутні імпульси інформації.
Для позначення незайнятого середовища використовується службовий символ Idle (“11111”). Цей службовий символ – середовище памивне в даний момент. Цей символ постійно циркулює між передавачем і приймачем, підтримує їх синхронізм в періоди між передачею інформації, а також дозволяє постійно контролювати фізичний стан лінії.
EMBED Visio.Drawing.6
Рис. Обмін службовими символами Idle при незайманому передаючому середовищі
Тоді пакет, який ми передаємо, буде мати вигляд:
Для відокремлення коду Ethernet від символів Idle використовується комбінація символів “Start Delimiter” – пара символів JK, а після завершення кадра перед першим символом Idle вставляється символ T (обмежувач кінця значущих символів).
Передача п’яти бітових кодів
по лінії методом NRZI
Після перетворення 4-х бітових порцій MAC-підрівня в 5-ти бітові порції PHY, їх необхідно представити у вигляді оптичних або електричних сигналів в кабелі, який з’єднує вузли мережі. Специфікації PHY FX і PHY TX використовують при цьому різні методи фізичного кодування NRZI (Non return to Zero Invert to ones – метод безповернення до нуля з інверсією до 1) і MLT-3.
NRZI – це метод безповернення до нуля з інверсією до 1.
Це модифікація методу NRZ, коли для представлення 1 та 0 використовуються потенціали 2-х рівнів. В NRZI також використовуються 2 рівні, але потенціал, який використовується для кодування біжучого біта залежить від потенціалу, який використовується для кодування попереднього біта. Це так зване диференційоване кодування. Якщо біжучий біт має значення 1, то біжучий потенціал являє собою інверсію потенціала попереднього біта залежно від його значення. Якщо біжучий біт має значення 0, то біжучий потенціал повторює попередній. Таким чином для забезпечення частих змін сигналу, а значить і для підтримки самосинхронізації приймача треба визначити з коду комбінацій з надто довгою послідовністю 0-лів. Коди 4B/5B побудовані так, що гарантують небільше 3-х нулів підряд при довільній комбінації біт у вихідній інформації. Це буде виглядати так:
EMBED Visio.Drawing.6
Основна перевага NRZI у порівнянні з NRZ полягає у більш надійному розпізнаванні “1” та “0” на лінії в умовах завад.
Автопереговорний процес
Специфікації PHY TX та PHY T4 підтримують функцію Autonegotiation, за допомогою якої два взаємодіючих пристрої PHY можуть автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи. Схему цієї функції запропонувала компанія NwagSemiconductor. В теперішній час визначено 5 різних режимів роботи, які можуть підтримувати пристрої TX або T4на скручених парах. В порядку пріоритетів це такі режими роботи (1-й режим має найбільший пріоритет, останній - найменший):
100 Base-T4 – 4 пари категорії 3;
100 Base-TX Full Duplex - 2 пари категорії 5 або кабель STP 1-го типу;
100 Base-TX – 2 пари категорії 5 або STP типу 1а;
10 Base-T Full Duplex – 2 пари категорії 3;
10 Base-T – 2 пари категорії 3.
Переговорний процес відбувається при включенні живлення, а також може бути ініційованим в довільний момент модулем керування. Для організації переговорного процесу використовують службові сигнали перевірки цілісності лінії технології 10 Base-T, якщо вузол-партнер підтримує лише стандарт 10 Base-T. Вузли, які підтримують функцію автопереговорного процесу також використовують існуючі технології сигналів перевірки цілісноті ліній. При цьому вони посилають пачки таких імпульсів, які інкапсулюють функції певного процесу. Такі пачки імпульсів отримали назву FLP (Fast Link Pulse berst).
Пристрій, що почав автопереговорний процес, надсилає своєму партнеру пачку імпульсів FLP, що містить 8-ми бітне слово, яке кодує пропускний режим взаємодії, починаючи із самого пріоритетного, яке підтримується даним вузлом. Якщо вузол-партнер підтримує функцію автопереговорного процесу і також може підтримувати запропонований режим, то він відповідає пачкою імпульсів FLP, яка підтверджує цей режим і переговори закінчуються. Якщо вузол-партнер може підтримувати менш пріоритетний режим, то він вказує його у відповіді і цей режим стає робочим. Таким чином вибирається найбільш пріоритетний спільний режим роботи вузлів.
Вузол, який підтримує тільки технологію 10Base-T, кожні 16 нс посилає імпульси для перевірки цілісності ліній, яка зв’язує його із сусіднім вузлом. Такий вузол не розуміє запит FLP. Вузол, який отримав у відповідь на запит FLP лише імпульси перевірки цілісності ліній, розуміє, що його партнер може працювати лише в режимі 10Base-T і встановлює цей режим роботи для себе.
Правила побудови сегментів Fast Ethernet при використанні повторювачів классу 1 та 2
Технологія Fast Ethernet розрахована на підключення кінцевих вузлів, тобто робочих станцій з відповідними адаптерами до багато портових концентраторів повторювачів або комутаторів.
Поняття DTE (Data terminal Equipment)
DTE - це довільне джерело кадрів для мережі. Це мережний адаптер, порт маршрутизотора, порт моста і інші подібні пристрої. Але порт повторювача – це не DTE.
В типовій конфігурації мережі Fast Ethernet декілька DTE підключаються до портів концентраторів або комутаторів, утворюючи зірку. Для коректної побудови сегментів мережі Fast Ethernet треба:
виконати обмеження на максимальні довжини сегментів, з’єднуючих DTE з DTE;
виконати обмеження на максимальні довжини сегментів, з’єднуючих DTE з портом повторювачів;
виконати обмеження на максимальний діаметр мережі;
виконати обмеження на максимальне число повторювачів і максимальну довжину сегмента, з’єднуючого повторювачі.
Повторювані Fast Ethernet поділяються на 2 класи:
повторювані класу 1 - підтримують всі типи системи керування фізичного рівня (100 Base TX, FX, T4);
повторювані класу 2 - підтримують тільки один тип систем керування фізичного рівня.
Сегменти з’єднання повторювачем утворюють один домен колізій. В одному домені колізій допускається наявність тільки одного повторювача класу 1. Це пов’язано з тим, що такий повторював вносить велику затримку через необхідність трансляції різних систем кодування. Макс. кількість повторювачів класу 2 в одному домені колізій 2 і вони повинні з’єднуватися кабелем не більше 2 м.
Невелика кількість повторювачів не є суттєвою перешкодою при побудові мережі Fast Ethernet, оскільки:
наявність стекових повторювачів знімає проблему обмеженості кількості портів. Всі повторювачі в одному стеку – це 1 повторювач в якому до 100 портів;
використання комутаторів і маршрутизаторів ділить мережу на декілька доменів колізій, в кожному з яких невелика кількість станцій.
Приклад:
----------- скручена пара
- - - - - - - оптоволокно
Протокол Gigabit Ethernet
Не дивлячись на те, що Fast Ethernet використовується не так давно, Але створений G.E. alliance, який розробив технологію Е. Це обумовлено тим, що нові швидкісні технології, зокрема ФЕЬ не завжди виправдані з точки зору вартості і складності і в тих випадках, де важливим є швидкість обміну G.E. буде мати переваги. Зберігаючи метод доступу CSMA/CD, макс. відстань.
Найбільш популярним є повно дуплексний варіант, який працює тільки з комутаторами і допускає відстань в 500м. Між вузлом і комутатором для багатоходового кабелю. Вартість одного порта концентратора G.E. порядка 200$.
Fast Ethernet рекомендовано використовувати там, де перед Тим використовувався 10 Base T.E. але теперішні умови або перспективи розвитку вимагають впровадження мереж з більш високою перепускною здатністю. При цьому зберігається весь попередній досвід обслуговування таких мереж, але залишаються недоліки – можливі великі затримки доступу до середовища при коефіцієнті його використання 30%. Це результат результат використання цього нест. доступу. Невеликі відстані між вузлами, навіть при використанні оптоволокна, через необхідність виявлення колізій. Відсутність в стандартах на Е. визначених резервних зв’язків. Відсутність підтримки пріоритетного трафіку приклад програми реального часу.
Fast Ethernet в мережах робочих груп
Основною областю застосування Fast Ethernet – це робочі групи. Не слід міняни 10 Base T на Fast Ethernet там, де є комп’ютери із повільними системними шинами. Шина 133Мб/сек. – повільна шина. Все сучасне мережне обладнання універсальне (10/100).
Fast Ethernet в магістралях будинків і коРпусів
Кількість вузлів в сучасних корпоративних мережах досягає кількох сотень. Мережі будинків і великих поверхів зараз практично не буває без використання комутатора, тому обмеження на мах. діаметр мережі в 250-270м. Легко долається шляхом з’єднання комутатор-комутатор, що дозволяє продовжити мережу до 412м. при напів - дуплексному зв’язку та оптоволокні і до 2 км. при повно дуплексному зв’язку та оптоволокні. Основні фактори, які стримують застосування технології Fast Ethernet на магістралях, це:
широке застосування в теперішній час технології FDDI - це кільцева маркерна технологія на оптоволокні, вона була перша яка використовує оптоволокно і тому поширена.
Відсутність в технології Fast Ethernet засобів підтримки трафіка реального часу.
Комутація кадрів (frame Switching) в локальних мережах
Повторювачі і концентратори локальних мереж реалізовують базові технології розроблені для середовищ передачі даних, які розділяються. В такій технології всі комп’ютери розділяють в часі єдиний анал зв’язку утворений сегментами кабелів. При передачі довжина комп. кадра даних всі інші комп. приймають його по спільному кабелю, знаходячись з передавачем у постійному побітному синхронізмі, має місце явище колізії, яке досить успішно обробляється. Але розділене середовище передавання даних має суттєві переваги:
простота топології мережі;
гарантія доставки кадра адресату при збереженні обмежень стандарта і коректно працюючій апаратурі;
простота протоколів, яка забезпечує низьку вартість мережних адаптерів (hub, switch-ей) .
Технологія комутованих сегментів Еthernet була запропонована у 1990р. фірмою Kolpana як відповідь на необхідність підвищити перепускну здатність звуків високопродуктивних серверів з сегментами робочих станцій.
Технологія комутованих кадрів ґрунтується на від використання розділяємих ліній зв’язку між усіма вузлами сегмента і використання комутаторів, які дозволяють одночасно передавати пакети між усіма його парами портів. Функціонально багато портовий комутатор працює на анальному рівні, аналізує заголовок кадрів автоматично будує таблиці адрес і ґрунтуючись на цій таблиці перенаправляє кадр в один із своїх вихідних портів, або фільтрує його вилучаючи із буфера комутовані кадри, що надходять в комутатор оброблення паралельно, а кадри, які надходять на міст оброблення кадрів за кадром – відмінності комут. від моста. Комутація звичайно має декілька внутрішніх процесів обробки кадрів – внутрішній паралелізм. Структурна схема комутації ф. Kolpana EthernetSwitch така:
EMBED Word.Picture.8
Кожний порт обслуговується таким процесором, а системний модуль координує роботу всіх процесорів. Системний модуль веде спільну адресну таблицю комутатора і забезпечує керування комутатором за протоколом SNMP. Для передачі кадрів між портами використовується комутаційна матриця того типу, які працюють у мультипроцесорних комп’ютерах з’єднуючи декілька процесорів з декількома модулями комп’ютерів. При надходженні кадра в довільний порт процесора ЕРР буферизує декілька перших байт кадра для того, щоб прочитати курс-призначення. Після її отримання процесор одразу приймає рішення про передачу пакета, не очікуючи надходження інших байт кадра. Для того він проглядає свій власний кеш адресної таблиці і якщо не знаходить там потрібної адреси, звертається до системного модуля, який працює в багатозадачному режимі паралельно обслуговуючи запити всіх процесорів ЕРР. Системний модуль виконує перегляд спільної адресної таблиці і повертає процесору знайдений рядок, який той буферизує в своєму кеші для наступного використання. Після знаходження адреси призначення в адресній таблиці, процесор ЕРР знає, що треба далі робити з кадром, який надходить, а під час перегляду адреси таблиці процесор продовжує буферизацію байт кадра, які надходять у порт, якщо кадр треба відфільтрувати, то процесор просто припиняє записувати у буфер байта кадра і очікуює надходження нового кадра. Якщо кадр треба передати на інший порт, то процесор звертається до комутаційної матриці і намагається встановити в ній шлях , який зв’язує його порт з портом адреси призначення. Комутаційна матриця може зробити це тільки в тому випадку, коли порт адреси призначання в цей момент вільний, тобто не з’єднаний з іншим портом. Якщо порт зайнятий, то кадр повністю буферизується процесором вхідного порту і утворення комутаційною матрицею потрібного шляху. Після того як потрібний шлях встановлено, в нього направляються буферизовані байти кадра, які сприймаються процесором вихідного порта і після отримання цим портом доступу до середовища, передаються в мережу.
ЛЕКЦІЯ 4.12+Хоміц
Як тільки комутатор отримав BPDU в якому є ідентифікатор конкретного комутатора із назвою менше, він перестає генерувати власні кадри BPDU, а починає ретранслювати тільки кадри нового претендента на звання корінного комутатора. Комутатор 1 має ідентифікатор з найменшим значенням тому і став кореневим. При ретрансляції кадрів кожен комутатор збільшує відстань до кореня вказує попереднє BPDU на умовний час сегмента по якому прийнято даний кадр. Таким чином в кадрі BPDU по мірі проходження через комутатор накопичується відстань до кореневого комутатора. Наприклад комутатор 2 приймав по сегменту 1 від першого комутатора BPDU з відстанню рівною 0 і нарощує на 10 одиниць. Ретранслюючи кадри кожен комутатор для кожного свого порта запам’ятовує мінімальну відстань до кореня яка зустрілась у всіх кадрах BPDU які були прийняті цим портом. Після завершення процедури встановлення конфігурації кореневого дерева кожен комутатор знаходить свій кореневий порт це порт для мін’єтної відстані до кореня виявилось меншою ніж у інших портів.
На схемі комутатор 3 вибирає порт А в якості кореневого, оскільки для порта А мінімальна відстань буде 10, тому що BPDU з такою відстанню було прийнято від кореневого комутатора через сегмент 1.порт В комутатора 3 виявив в кадрах, які він приймає між відстанню в 20 одиниць, а це відстанню проходження кадра від порта В кореневого комутатора через сегмент 2 потім через комутатор 4 і сегмент 3. Окрім кореневого порта комутатор вибирає для кожного сегмента призначенні порти для цього виключаються кореневі порти, а для всіх інших портів порівнюють прийняті по ним мінімальні відстані до кореня з відстанню до кореня кореневого порта. Якщо у якогось свого порта прийняті зміни відстані до кореня більше ніж відстані, що пролягають через свій кореневий порт, то це означає що для сегмента до якого підключено даний порт, найкоротша відстань до кореня веде через цей порт. Комутатор робить всі свої порти для яких ця умова виконується називається призначеними. Якщо при виборі кореневого або призначеного порта вони рівноцінні то вибираються порти з найменшим ідентифікатором. Наприклад комутатор 2 для нього порти А і В мають однакові відстані до кореня по 10 одиниць, але ідентифікатор порта А має менше число значень між В тому А був зроблений кореневим, після цього всі порти крім кореневого і призначеного переводяться в заблокований стан.
Періодично кореневий порт посилає BPDU і якщо відбулися зміни, то ця процедура повторюється.
Віртуальні локальні мережі
Окрім свого основного призначення, а це підвищення пропускної здатності зв’язків в мережі, комутатор дозволяє локалізувати потоки інформації в мережі, а також контролювати ці потоки і керувати ними. Але заборонити передачі кадрів можна тільки за конкретним адресом, а широкомовний трафік передається всім сегментам мережі. Тому мережі на основі комутаторів називають пласкими, через відсутність бар’єрів на шляху широкомовного трафіку. Технології VLAN дозволяє використовувати вказані обмеження.
Віртуальна мережа – це така група вузлів локальної мережі, трафік якої, в тому числі широкомовний на анальному рівні, повністю ізольований від інших вузлів мережі.
Приклад:
EMBED Visio.Drawing.6
Це означає що передача кадрів між різними віртуальними мережами ґрунтується на адресі анального рівня не можливо, незалежно від типу адреси. В самій ВМ кадри передаються за технологією комутації, тобто на той порт, який зв’язаний з адресою призначеного кадру.
Сервер входить до складу 3 і 4 ВМ. Це означає, що кадр цього сервера передається комутаторами всім ПК, які входять в цю мережу, якщо якийсь комутатор входить до складу ВМ 3, то його кадри до ВМ 4 доходити не будуть , але може взаємодіяти з ПК ВМ 4, через спільний сервер, але може так статись, що один вузол в мережі помилково генерує широкомовний трафік, така ситуація називається широкомовний шторм. Таким чином ВМ утворює домен широкомовного трафік.
Призначення технології VLAN полягає у полегшенні процесу створення ізольованих мереж, які потім зв’язуються за допомогою маршрутизаторів, які реалізують протокол мереженого рівня (ІР).
Така побудова мережі створює потужні бар’єри на шляху помилкового трафіку з одної мережі в іншу. Вважається, що довільна мережа повинна включати маршрутизатори, потоки кадрів будуть заливати мережу через прозорі комутатори. До появи технології VLAN, для створення окремої мережі, використовувались ізольовані сегменти коаксіального кабелю або незалежні між собою, побудовані на повторювачах та комутаторах.
EMBED Visio.Drawing.6
Зміна складу сегментів, в такому випадку, тобто перехід в іншу мережу, ділення витків сегментів вимагало фізичної пере комутації роз’ємів на хабах або свічах, або кросових аналах, а це вимагало багато ручної роботи і велика ймовірність помилки. При використанні технології VLAN в комутаторах вирішується 2 задачі:
1) підвищення ефективності в кожній з ВМ, так як комутатор передає кадр тільки вузлу призначення.
2) це ізоляція мереж одна від одної для керування доступом і створення захисних бар’єрів на шляху широкомовного шторму.
Для зв’язку VLAN в спільну мережу використовують мережений рівень і може бути реалізовано в окремому маршрутизаторі, а може працювати в складі програмованого комутатора, який стає маршрутизатором третього рівня. Такий комутатор виконує маршрутизацію по кожному пакету, який вимагає передачу, а комутація виконується для пакетів, які належать одній мережі.
На цю технологію було затверджено новий стандарт ІЕЕЕ 802.1q. Цим стандартом було визначено декілька способів організації VLAN:
ВМ на основі одного комутатора
EMBED Visio.Drawing.6
Використовується механізм групування мережі портів комутатора. Кожен порт пристосовується до тої або іншої ВМ, кадр якій прийшов від порта (ВМ 1) ніколи не буде переданий порту , який належить цій ВМ. Порт може приписати декільком ВМ, тоді пропадає ізоляція мережі. Групування портів для одного комутатора, це логічний спосіб утворення ВМ, оскільки ВМ побудована на основі одного комутатора не може бути більше, ніж портів в комутатора.
Якщо для одного підключити сегмент на основі повторювача, то вузли не має сенсу включати в різні ВМ, так як трафік вузлів буде спільним. Створення VLAN на основі групування портів не вимагає від адміна ручної роботи, достатньо кожен порт приписати до одної з кількох поіменованих ВМ. Ця операція виконується за допомогою спеціальної програми, яка додається до комутатора.
Якщо використовуються декілька комутаторів, то виникає проблема. Якщо вузол деякої ВМ підключений до різних комутаторів, то для з’єднання комутаторів з кожною такою мережею, виділяти пару портів, інакше якщо ж незв’язані одним портом інформація о належності кадру тій або іншій ВМ буде втрачена і таким чином перший спосіб вимагає для з’єднання стільки портів скільки ВМ може підтримувати, використовуючись ефективно. Окрім того при з’єднанні VLAN через маршрутизатор для кожної VLAN виділяється окремий кабель і окремий порт маршрутизотора, що дає витрати.
2) ВМ основані на групуванні МАС-адресів. Кожна МАС-адреса, яку запам’ятав комутатор приписується тій або іншій ВМ. Якщо в мережі багато вузлів цей спосіб вимагає багато ручної роботи, але більш гнучкий. Групування МАС-адресів в віртуальну адресу включає необхідність їх зв’язку декільком портам, так як МАС-адреса є міткою ВМ, але цей спосіб вимагає великої кількості ручних операцій на кожному комутаторі.
Ці два способи ґрунтуються на додавані додаткової інформації до адрес комутатора і в них відсутня можливість вбудування інформації про приналежність кадру до ВМ в кадр який передається. Існують інші способи фірми Cisco для мережі FDDI, а також для мереж АТМ, які використовують вже існуючі або додаткові поля кадру для збереження інформації про приналежність кадру при його переміщенні між комутатором мережі.
TOC \o "1-3" \h \z \u HYPERLINK \l "_Toc74918950" Вступ PAGEREF _Toc74918950 \h 1
HYPERLINK \l "_Toc74918951" Різновиди комп’ютерних мереж PAGEREF _Toc74918951 \h 1
HYPERLINK \l "_Toc74918952" Характеристики або ознаки класифікації комп’ютерних мереж PAGEREF _Toc74918952 \h 2
HYPERLINK \l "_Toc74918953" Стандартизація в комп’ютерних мережах PAGEREF _Toc74918953 \h 3
HYPERLINK \l "_Toc74918954" Термінологія PAGEREF _Toc74918954 \h 3
HYPERLINK \l "_Toc74918955" Модель взаємодії відкритих систем PAGEREF _Toc74918955 \h 4
HYPERLINK \l "_Toc74918956" Призначення протоколів усіх рівнів PAGEREF _Toc74918956 \h 5
HYPERLINK \l "_Toc74918957" Прикладний рівень (7) PAGEREF _Toc74918957 \h 5
HYPERLINK \l "_Toc74918958" Рівень відображення (6) PAGEREF _Toc74918958 \h 5
HYPERLINK \l "_Toc74918959" Сеансовий рівень (5) PAGEREF _Toc74918959 \h 6
HYPERLINK \l "_Toc74918960" Транспортний рівень (4) PAGEREF _Toc74918960 \h 6
HYPERLINK \l "_Toc74918961" Мережевий рівень (3) PAGEREF _Toc74918961 \h 7
HYPERLINK \l "_Toc74918962" Канальний рівень (2) PAGEREF _Toc74918962 \h 8
HYPERLINK \l "_Toc74918963" Фізичний рівень (1) PAGEREF _Toc74918963 \h 8
HYPERLINK \l "_Toc74918964" Інкапсуляція даних PAGEREF _Toc74918964 \h 9
HYPERLINK \l "_Toc74918965" Методи комутації PAGEREF _Toc74918965 \h 9
HYPERLINK \l "_Toc74918966" Порівняння різних каналів комутації PAGEREF _Toc74918966 \h 10
HYPERLINK \l "_Toc74918967" Середовища передавання даних PAGEREF _Toc74918967 \h 11
HYPERLINK \l "_Toc74918968" Сигнали та коди комп’ютерних мереж PAGEREF _Toc74918968 \h 11
HYPERLINK \l "_Toc74918969" Можливі середовища передавання в комп’ютерних мережах. PAGEREF _Toc74918969 \h 12
HYPERLINK \l "_Toc74918970" Сертифікація кабелів PAGEREF _Toc74918970 \h 13
HYPERLINK \l "_Toc74918971" Структурна схема ланки передавання даних PAGEREF _Toc74918971 \h 14
HYPERLINK \l "_Toc74918972" Структура ланки передавання даних PAGEREF _Toc74918972 \h 14
HYPERLINK \l "_Toc74918973" Форми передавання сигналу в комп’ютерних мережах PAGEREF _Toc74918973 \h 15
HYPERLINK \l "_Toc74918974" Пристрій спряження PAGEREF _Toc74918974 \h 16
HYPERLINK \l "_Toc74918975" Явище „Луна” і його компенсація PAGEREF _Toc74918975 \h 16
HYPERLINK \l "_Toc74918976" Передавання даних за допомогою адаптера PAGEREF _Toc74918976 \h 16
HYPERLINK \l "_Toc74918977" Приклад адаптера для мережі PAGEREF _Toc74918977 \h 17
HYPERLINK \l "_Toc74918978" Робота адаптера PAGEREF _Toc74918978 \h 17
HYPERLINK \l "_Toc74918979" Конфігурування адаптера PAGEREF _Toc74918979 \h 18
HYPERLINK \l "_Toc74918980" Перспективи розвитку адаптерів PAGEREF _Toc74918980 \h 18
HYPERLINK \l "_Toc74918981" Протоколи комп’ютерних мереж PAGEREF _Toc74918981 \h 19
HYPERLINK \l "_Toc74918982" Протоколи фізичного рівня (ПФР) PAGEREF _Toc74918982 \h 19
HYPERLINK \l "_Toc74918983" Протоколи канального рівня (ПКР) PAGEREF _Toc74918983 \h 19
HYPERLINK \l "_Toc74918984" Тактові системи PAGEREF _Toc74918984 \h 20
HYPERLINK \l "_Toc74918985" Перепускна здатність тактової системи PAGEREF _Toc74918985 \h 20
HYPERLINK \l "_Toc74918986" Метод опитування PAGEREF _Toc74918986 \h 20
HYPERLINK \l "_Toc74918987" Методи конкурентного доступу PAGEREF _Toc74918987 \h 22
HYPERLINK \l "_Toc74918988" Метод доступу з контролем несучої. PAGEREF _Toc74918988 \h 22
HYPERLINK \l "_Toc74918989" Алгоритм роботи МДКН/ВК. PAGEREF _Toc74918989 \h 23
HYPERLINK \l "_Toc74918990" Маркерні методи доступу PAGEREF _Toc74918990 \h 24
HYPERLINK \l "_Toc74918991" Протокол HDLC (High-level Data Link Protocol) PAGEREF _Toc74918991 \h 25
HYPERLINK \l "_Toc74918992" Протоколи мережного PAGEREF _Toc74918992 \h 26
HYPERLINK \l "_Toc74918993" та транспортного рівнів PAGEREF _Toc74918993 \h 26
HYPERLINK \l "_Toc74918994" Мережний рівень PAGEREF _Toc74918994 \h 26
HYPERLINK \l "_Toc74918995" Протоколи мережного рівня PAGEREF _Toc74918995 \h 27
HYPERLINK \l "_Toc74918996" Протокол X.25/3 PAGEREF _Toc74918996 \h 27
HYPERLINK \l "_Toc74918997" Між мережний допоміжний протокол фірми Xerox — XSIS PAGEREF _Toc74918997 \h 27
HYPERLINK \l "_Toc74918998" Транспортний рівень PAGEREF _Toc74918998 \h 29
HYPERLINK \l "_Toc74918999" Методи маршрутизації PAGEREF _Toc74918999 \h 31
HYPERLINK \l "_Toc74919000" Прості методи PAGEREF _Toc74919000 \h 31
HYPERLINK \l "_Toc74919001" Складні методи PAGEREF _Toc74919001 \h 32
HYPERLINK \l "_Toc74919002" Протоколи сеансового рівня PAGEREF _Toc74919002 \h 32
HYPERLINK \l "_Toc74919003" 1.Функції налагодження або розірвання сеансу PAGEREF _Toc74919003 \h 32
HYPERLINK \l "_Toc74919004" 2.Функції нормального передавання; PAGEREF _Toc74919004 \h 33
HYPERLINK \l "_Toc74919005" 3. функції нестандартних ситуацій. PAGEREF _Toc74919005 \h 33
HYPERLINK \l "_Toc74919006" Протоколи рівня відображення та прикладного рівня PAGEREF _Toc74919006 \h 34
HYPERLINK \l "_Toc74919007" Протоколи прикладного рівня PAGEREF _Toc74919007 \h 35
HYPERLINK \l "_Toc74919008" Протокольні стеки PAGEREF _Toc74919008 \h 35
HYPERLINK \l "_Toc74919009" Структура протокольного стека TCP/IP PAGEREF _Toc74919009 \h 37
HYPERLINK \l "_Toc74919010" Протокольний стек SPX/IPX PAGEREF _Toc74919010 \h 37
HYPERLINK \l "_Toc74919011" Технології локальних мереж PAGEREF _Toc74919011 \h 37
HYPERLINK \l "_Toc74919012" Технологія Ethernet PAGEREF _Toc74919012 \h 37
HYPERLINK \l "_Toc74919013" Операції передавання передавання та приймання кадрів в мережі Ethernet. PAGEREF _Toc74919013 \h 38
HYPERLINK \l "_Toc74919014" Формат кадрів технології Ethernet PAGEREF _Toc74919014 \h 40
HYPERLINK \l "_Toc74919015" Архітектура і типова реалізація локальної мережі Ethernet PAGEREF _Toc74919015 \h 41
HYPERLINK \l "_Toc74919016" Фізичні специфікації технології Ethernet PAGEREF _Toc74919016 \h 41
HYPERLINK \l "_Toc74919017" Технологія 10 Base 5 PAGEREF _Toc74919017 \h 42
HYPERLINK \l "_Toc74919018" Технологія 10Base 2 PAGEREF _Toc74919018 \h 43
HYPERLINK \l "_Toc74919019" Технологія 10 Base Т PAGEREF _Toc74919019 \h 44
HYPERLINK \l "_Toc74919020" Технологія 10Base F PAGEREF _Toc74919020 \h 45
HYPERLINK \l "_Toc74919021" Fast Ethernet PAGEREF _Toc74919021 \h 46
HYPERLINK \l "_Toc74919022" Передача даних через MII PAGEREF _Toc74919022 \h 49
HYPERLINK \l "_Toc74919023" Метод кодування 4B/5B PAGEREF _Toc74919023 \h 49
HYPERLINK \l "_Toc74919024" Передача п’яти бітових кодів PAGEREF _Toc74919024 \h 51
HYPERLINK \l "_Toc74919025" по лінії методом NRZI PAGEREF _Toc74919025 \h 51
HYPERLINK \l "_Toc74919026" Автопереговорний процес PAGEREF _Toc74919026 \h 52
HYPERLINK \l "_Toc74919027" Правила побудови сегментів Fast Ethernet при використанні повторювачів классу 1 та 2 PAGEREF _Toc74919027 \h 52
HYPERLINK \l "_Toc74919028" Поняття DTE (Data terminal Equipment) PAGEREF _Toc74919028 \h 53
HYPERLINK \l "_Toc74919029" Протокол Gigabit Ethernet PAGEREF _Toc74919029 \h 54
HYPERLINK \l "_Toc74919030" Fast Ethernet в мережах робочих груп PAGEREF _Toc74919030 \h 55
HYPERLINK \l "_Toc74919031" Fast Ethernet в магістралях будинків і коРпусів PAGEREF _Toc74919031 \h 55
HYPERLINK \l "_Toc74919032" Комутація кадрів (frame Switching) в локальних мережах PAGEREF _Toc74919032 \h 55
HYPERLINK \l "_Toc74919033" Віртуальні локальні мережі PAGEREF _Toc74919033 \h 57
